Question

【題目】某化學(xué)興趣小組同學(xué)對于生活中流傳的“吃菠菜補(bǔ)鐵”之說產(chǎn)生興趣，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)探究。檢索文獻(xiàn)表明，菠菜中的鐵元素以草酸亞鐵的形式存在，草酸亞鐵是一種淡黃色難溶于水的晶體。

I.菠菜中鐵元素含量的測定

(1)取100g洗凈晾干的新鮮菠菜，切碎后裝入___________中，放入烘箱燒成灰燼。

(2)將灰燼用25mL 2mol/L硫酸溶液溶解，加熱煮沸一分鐘，過濾后滴加適量H2O2溶液并稀釋至100mL，取2mL加入5滴KSCN溶液。H2O2用量不可過大，否則溶液將先變紅后褪色，褪色的原因是_________________________________。

(3)取不同濃度的___________[填“(NH4)2Fe(SO4)2”或“NH4Fe(SO4)2”]標(biāo)準(zhǔn)溶液各2mL，分別滴加5滴KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)與步驟(2)中溶液顏色最接近的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為0.4×10-3mol/L。

(4)經(jīng)計(jì)算可得，每100g新鮮菠菜中含有鐵元素的質(zhì)量約為___________ mg(保留1位有效數(shù)字)，按人體5%吸收率，為滿足每日20mg的鐵元素需求，每天需要吃菠菜___________kg。

Ⅱ.草酸亞鐵晶體(FeC2O4·nH2O)的分解實(shí)驗(yàn)

(1)從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是___________。

(2)實(shí)驗(yàn)開始后，裝置B中出現(xiàn)渾濁證明分解產(chǎn)物中存在CO的現(xiàn)象是___________；將充分反應(yīng)后的固體殘余物投入經(jīng)煮沸的稀硫酸中，固體完全溶解且無氣體放出，取反應(yīng)液加入KSCN溶液無血紅色。

(3)稱取7.2g草酸亞鐵晶體放入裝置A硬質(zhì)玻璃管中，加熱后(假設(shè)各步驟反應(yīng)完全)，測得裝置A硬質(zhì)玻璃管中殘余固體2.88g，裝置F硬質(zhì)玻璃管中固體質(zhì)量減輕0.64g，則草酸亞鐵晶體分解的化學(xué)方程式為_________________________________。

Answer 1

【答案】坩堝 H2O2將SCN-氧化 NH4Fe(SO4)2 2 20 缺少尾氣吸收裝置 裝置D中不出現(xiàn)渾濁，裝置G中出現(xiàn)渾濁，且裝置F內(nèi)固體黑色變紅色 FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O

【解析】

I.(1)固體物質(zhì)灼燒要在坩堝中進(jìn)行；

(2)從H2O2具有的氧化性分析;

(3)根據(jù)Fe3+遇SCN-變?yōu)檠�紅色分析；

II.(1)草酸亞鐵晶體受熱分解會產(chǎn)生一氧化碳，一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中會污染環(huán)境；

(2)CO具有還原性，在F中在加熱時發(fā)生反應(yīng)：CuO+COCu+CO2，通過D中石灰水不變渾濁，G中石灰水變渾濁判斷；

(3)殘留固體是FeO，根據(jù)其物質(zhì)的量計(jì)算草酸亞鐵晶體的物質(zhì)的量，F減少的質(zhì)量是O元素的質(zhì)量，利用CO與CuO反應(yīng)的物質(zhì)的量關(guān)系，計(jì)算出CO的物質(zhì)的量，利用C元素守恒可得CO2的物質(zhì)的量，再根據(jù)質(zhì)量守恒可得水的質(zhì)量，最后利用物質(zhì)的量的比得到草酸亞鐵晶體的化學(xué)式及其分解的化學(xué)方程式。

I.(1) 將新鮮的菠菜洗凈，切碎后裝入坩堝中，放入烘箱燒成灰燼；

(2)用稀硫酸溶解灰燼，加熱煮沸一分鐘，使反應(yīng)物充分接觸，溶解，過濾除去濾渣，向?yàn)V液中滴加適量H2O2溶液，將溶液中的Fe2+氧化為Fe3+，加入KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3+的存在，若H2O2用量過大，由于H2O2具有強(qiáng)的氧化性，會將溶液中SCN-氧化為(SCN)2氣體，使溶液先變紅后褪色；

(3)在步驟(2)中鐵元素變?yōu)?/span>+3價(jià)的Fe3+，F(xiàn)e3+遇KSCN溶液變?yōu)榧t色；在(NH4)2Fe(SO4)2中Fe為+2價(jià)，在NH4Fe(SO4)2中Fe為+3價(jià)，所以選擇的標(biāo)準(zhǔn)溶液為NH4Fe(SO4)2；100g菠菜的灰燼配制成了100mL溶液，其中2mL溶液中含有Fe的物質(zhì)的量為n=0.4×10-3mol/L×0.002L=8×10-6mol，則100g新鮮菠菜中含有鐵元素的質(zhì)量m(Fe)= 8×10-6mol×=2.24×10-3g=2.24mg≈2mg；按人體5%吸收率，為滿足每日20mg的鐵元素需求，每天一個人需Fe的質(zhì)量為m=20mg÷5%=400mg=0.4g，由于100g菠菜含有Fe質(zhì)量為2mg，所以一個人一天需要吃菠菜(400mg×100)÷2=20000g=20kg；

Ⅱ.(1)草酸亞鐵晶體受熱分解會產(chǎn)生FeO、CO、CO2、H2O，一氧化碳是有毒氣體，擴(kuò)散到空氣中會污染環(huán)境，所以從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是沒有處理尾氣處理；

(2)在裝置A中草酸亞鐵晶體受熱分解，反應(yīng)方程式是FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O，產(chǎn)生的氣體通過裝置B，檢驗(yàn)CO2氣體，然后通過裝置C吸收除去CO2，然后通過裝置D檢驗(yàn)CO2已經(jīng)被除干凈，再通過E中的濃硫酸進(jìn)行CO氣體的干燥，在F中CO與CuO在加熱時發(fā)生反應(yīng)：CuO+COCu+CO2，產(chǎn)生的CO2氣體進(jìn)入G裝置，可看到澄清石灰水變渾濁，且裝置F內(nèi)固體黑色變紅色，從而可證明反應(yīng)產(chǎn)生了CO氣體；

(3)n(FeO)=2.88g÷72g/mol=0.04mol，根據(jù)Fe元素守恒可知草酸亞鐵晶體的物質(zhì)的量是0.04mol，根據(jù)方程式CuO+COCu+CO2可知F中減少的質(zhì)量是CuO中O元素的質(zhì)量，其物質(zhì)的量與CO的物質(zhì)的量相等，則n(CO)=n(O)=，由于草酸亞鐵晶體分解時產(chǎn)生CO與CO2的物質(zhì)的量相等，所以n(CO2)= n(CO)=0.04mol，m(CO)=0.04mol×28g/mol=1.12g，m(CO2)= 0.04mol×44g/mol=1.76g，所以根據(jù)化學(xué)反應(yīng)過程中質(zhì)量守恒，可知反應(yīng)產(chǎn)生的水的質(zhì)量是m(H2O)= 7.2g-2.88g-1.12g-1.76g=1.44g，n(H2O)=1.44g÷18g/mol=0.08mol，所以n(晶體)：n(FeO)：n(CO)：n(CO2)：n(H2O)=0.04：0.04：0.04：0.04：0.08=1：1：1：1：2，所以草酸亞鐵晶體化學(xué)式是FeC2O4·2H2O，該物質(zhì)分解的化學(xué)方程式為：2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O。