Question

利用鈦白工業的副產品FeSO₄（含Al₂(SO₄)₃和少量重金屬離子）可以生產電池級高純超微細草酸亞鐵。其工藝流程如下：

已知：①5Fe²⁺+ MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺ +Mn²⁺+4H₂O
5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
（1）沉淀過程的反應溫度為40℃，溫度不宜過高的原因除了控制沉淀的粒徑外，還有     。
（2）濾液經處理可得到副產品                。
（3）實驗室測定高純超微細草酸亞鐵組成的步驟依次為：
步驟1：準確稱量一定量草酸亞鐵樣品，加入25 mL 2 mol·L^-1的H₂SO₄溶解。
步驟2：用0.2000 mol·L^-1標準KMnO₄溶液滴定，消耗其體積30.40 mL。
步驟3：向滴定后的溶液中加入2 g Zn粉和5 mL 2 mol·L^-1的H₂SO₄溶液，將Fe³⁺還原為Fe²⁺。
步驟4：過濾，濾液用上述標準KMnO₄溶液滴定，消耗溶液10.00 mL。
則樣品中C₂O₄^2-的物質的量為     。（寫出計算過程）
（4）將一定量高錳酸鉀溶液與酸化的草酸亞鐵溶液混合，測得反應 液中Mn²⁺的濃度隨反應時間t的變化如圖，其變化趨勢的原因可能為         。

Answer 1

（1）NH₃?H₂O受熱易分解，揮發出NH₃，Fe(OH)₂受熱易分解。（2分）
（2）(NH₄)₂SO₄（2分）
（3）解：由題意知，C₂O₄^2-消耗KMnO₄溶液體積為（30.40-10.00）=20.4mL，
5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
5      2
n   20.4×10^-3×0.2000mol
解得   n=0.0102mol                  (4分)
（4）生成的Mn²⁺作催化劑，隨著Mn²⁺濃度增加，反應速率越來越快。（2分）

解析試題分析：（1）溫度不宜過高的原因除了控制沉淀的粒徑外，還有NH₃?H₂O受熱易分解，揮發出NH₃，Fe(OH)₂受熱易分解
（2）沉淀步驟中加入一水合氨，生成氫氧化亞鐵沉淀的同時還有硫酸銨生成，所以副產品是(NH₄)₂SO₄
（3）由題意知氧化C₂O₄^2-和Fe²⁺共消耗0.2000 mol·L^-1標準KMnO₄溶液體積30.40 mL，步驟3、4標準KMnO₄溶液只氧化Fe²⁺消耗KMnO₄溶液體積10.00mL，所以C₂O₄^2-消耗KMnO₄溶液體積為（30.40-10.00）=20.4mL，由5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O得5C₂O₄^2-～2MnO₄^-，所以C₂O₄^2-的物質的量為20.4×10^-3×0.2000×5/2=0.0102mol；
（4）從圖像上觀察，隨著反應對進行，曲線的斜率越來越大，說明單位時間內Mn²⁺的濃度越來越大，所以反應速率越來越快，反應中若溫度不變，只能是生成的Mn²⁺作催化劑，隨著Mn²⁺濃度增加，反應速率越來越快。
考點：考查物質制備，對操作、圖像的分析，氧化還原反應對計算