Question

CO是常见的化学物质，有关其性质和应用的研究如下。

（1）有同学认为CO可以被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO₂，请你设计实验验证该同学的猜想是否正确。请在下列流程图方框内填上所需药品的名称或化学式，从而补齐你的设计，方框不够可以补，也可以不填满。

（2）CO和铁粉在一定条件下可以合成五羰基合铁[Fe(CO)₅]，该物质可用作无铅汽油的防爆剂，是一种浅黄色液体，熔点—20.5℃，沸点103℃，易溶于苯等有机溶剂，不溶于水，密度1.46～1.52g/cm³，有毒，光照时生成Fe₂(CO)₉，60℃发生自燃。五羰基合铁的制备原理如下：

Fe(s)+5CO(g)Fe(CO)₅(g)

①下列说法正确的是        。

A．利用上述反应原理可制备高纯铁

B．制备Fe(CO)₅应在隔绝空气的条件下进行

C．反应Fe(s)+5CO(g) Fe(CO)₅(g)的平衡常数表达式为

D．Fe(CO)₅应密封、阴凉、避光并加少量蒸馏水液封贮存

②五羰基合铁能与氢氧化钠溶液反应生成Na₂Fe(CO)₄和另两种常见无机物，该反应的化学方程式为：                                                         .

③今将一定量的Fe(CO)₅的苯溶液，用紫外线照射片刻。取照射后的溶液完全燃烧，得到30.58gCO₂、

5.4gH₂O及1.6g红棕色粉末。红棕色粉末的化学式为               ，照射后的溶液中Fe(CO)₅和Fe₂ (CO)₉的物质的量之比为              .

 

Answer 1

【答案】

（1）

（2）①ABD   ②Fe(CO)₅+4NaOH=Na₂Fe(CO)₄+Na₂CO₃+2H₂O     ③Fe₂O₃；  2∶1

【解析】

试题分析：大理石和盐酸发生反应产生二氧化碳气体。由于盐酸有挥发性，产生的二氧化碳气体中含有HCl气体和水蒸气，要先用饱和的碳酸氢钠溶液来除去HCl杂质，然后再用浓硫酸来干燥。将得到纯净的二氧化碳气体。通过灼热的木炭，二者反应氧化还原反应产生CO。用氢氧化钠溶液或碱石灰除去未反应的过量的CO₂气体，将CO通入到酸性高锰酸钾溶液中，若CO可以被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO₂，会看到酸性高锰酸钾溶液的紫色褪色。用澄清的石灰水来检验并除去气体CO₂，最后点燃未完全反应的CO气体，防止污染大气。（2）①A.该反应是可逆反应，利用该反应可以使固态的铁与CO反应产生液态的五羰基合铁[Fe(CO)₅]，使固态铁粉中的杂质过滤除去。正确。B.由于[Fe(CO)₅]，熔点—20.5℃，沸点103℃，光照时生成Fe₂(CO)₉，60℃发生自燃。所以反应要在在隔绝空气的条件下进行，以防止[Fe(CO)₅]、CO及Fe的氧化和燃烧。正确。C.在该实验状态下Fe是固态，所以反应达到化学平衡时的平衡常数是K=C [Fe(CO)₅]/C⁵(CO). 错误。D.由于[Fe(CO)₅]的熔点—20.5℃，沸点103℃，易溶于苯等有机溶剂，不溶于水，密度比水大，为1.46～1.52g/cm³，有毒，光照时生成Fe₂(CO)₉，60℃发生自燃。因此Fe(CO)₅应密封、阴凉、避光并加少量蒸馏水液封贮存。正确。选项为：ABD。②五羰基合铁能与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：Fe(CO)₅+4NaOH=Na₂Fe(CO)₄+Na₂CO₃+2H₂O。③根据质量守恒定律可知该红棕色粉末是Fe₂O₃，2[Fe(CO)₅]= Fe₂(CO)₉+CO。n(Fe₂O₃)=1.6g÷160g/mol=0.01mol, n(Fe)=0.02mol. n(C)= 30.58g÷44g/mol=0.695mol.n(H₂O)= 5.4g÷18g/mol=0.3mol,n(H)=0.6mol.因为在苯C₆H₆中碳原子核氢原子个数比为1:1，所以含铁化合物中含有的碳元素的物质的量为0.695mol-0.6mol=0.095mol。假设[Fe(CO)₅]、Fe₂(CO)₉的物质的量分别为：X、Y，则Ｘ＋２Ｙ＝0.02; 5X +9Y=0.095。联立求解。解得X=0.01；Y=0.005.所以X：Y=2:1.

考点：考查常见的化学物质CO的性质和应用的知识。