Question

【題目】草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O，M=180g/mol)呈淡黃色,可用作曬制藍圖。某實驗小組對其進行了一系列探究。

I.純凈草酸亞鐵晶體熱分解產物的探究

(1)氣體產物成分的探究。小組成員采用如下裝置可重復選用)進行實驗：

①E中盛裝堿石灰的儀器名稱為_________。

②按照氣流從左到右的方向，上述裝置的接口順序為a→g→f→_____→尾氣處理裝置(儀器可重復使用)。

③實驗前先通入一段時間N2，其目的為__________________。

④實驗證明了氣體產物中含有CO，依據的實驗現象為_____________。

(2)小組成員設計實驗證明了A中分解后的固體成分為FeO，則草酸亞鐵晶體分解的化學方程式為____________________。

(3)曬制藍圖時，以K3[Fe(CN)6]溶液為顯色劑，該反應的化學方程式為______________。

Ⅱ.草酸亞鐵晶體樣品純度的測定

工業制得的草酸亞鐵晶體中常含有FeSO4雜質，測定其純度的步驟如下：

步驟1：稱取mg草酸亞鐵晶體樣品并溶于稀HSO4中，配成250mL溶液；

步驟2：取上述溶液25.00mL，用 cmol/L KMnO4標準液滴定至終點，消耗標準液V1mL；

步驟3：向反應后溶液中加入適量鋅粉，充分反應后，加入適量稀H2SO4，再用 cmol/L KMnO4標準溶液滴定至終點，消耗標準液V2mL。

(4)步驟2中滴定終點的現象為______________；步驟3中加入鋅粉的目的為_______。

(5)草酸亞鐵晶體樣品的純度為________；若步驟1配制溶液時部分Fe2+被氧化變質，則測定結果將____(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。

Answer 1

【答案】U形管 b→c→h→i(或i→h)→d→e→b→c 排盡裝置中的空氣，防上加熱時發生爆炸 C中固體由黑色變為紅色，后B裝置中出現渾濁 FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O 3FeC2O4+2K3[FeCN)6]=Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4 錐形瓶中溶液顏色變為淺紫色，且30s內不褪色 將Fe3+還原為Fe2+ ×100% 偏低

【解析】

I.在A中草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)受熱發生分解反應：FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O，用D檢驗水蒸氣的存在，用B檢驗CO2氣體，然后用E干燥CO，將CO用通入C使CO與CuO發生反應：CO+CuOCO2+Cu，反應產生的CO2氣體通過B裝置檢驗，由于反應過程中有CO產生，會導致大氣污染，所以最后將氣體進行尾氣處理。用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗溶液中的Fe2+，據此書寫反應方程式；

II. 步驟2中向FeC2O4·2H2O、FeSO4溶解后的酸性溶液中滴入酸性KMnO4溶液，溶液中的Fe2+、H2C2O4都被氧化，Fe2+變為Fe3+；KMnO4被還原為無色的Mn2+；H2C2O4變為CO2氣體逸出；步驟3中向反應后溶液中加入適量鋅粉，Zn將溶液中Fe3+還原為Fe2+，充分反應后，加入適量稀H2SO4，再用 cmol/L KMnO4標準溶液滴定至終點，這時溶液中Fe2+氧化為Fe3+，消耗標準液V2mL。則前后兩次消耗的高錳酸鉀溶液的體積差就是氧化H2C2O4消耗的體積，根據C守恒可知n(H2C2O4)=n(FeC2O4·2H2O)，最后根據電子守恒確定KMnO4與FeC2O4·2H2O的物質的量之間的關系，利用該反應消耗的n(KMnO4)計算出FeC2O4·2H2O的質量，從而可得其純度，據此分析。

(1) ①根據E的結構可知E中盛裝堿石灰的儀器名稱為U形管；

②根據上述分析可知儀器使用的先后順序為ADBECB，則按照氣流從左到右的方向，上述裝置的接口順序為a→g→f→b→c→h→i(或i→h)→d→e→b→c→尾氣處理裝置；

③實驗前先通入一段時間N2，其目的為排盡裝置中的空氣，防上加熱時產生的CO與裝置內的空氣混合加熱發生爆炸事故；

④實驗證明了氣體產物中含有CO，依據的實驗現象為C中固體Cu變為Cu單質，物質由黑色變為紅色，反應產生的CO2氣體可以使后面的B裝置中出現渾濁現象；

(2)草酸亞鐵晶體受熱分解產生FeO、CO、CO2和水，根據電子守恒及原子守恒，可得分解的化學方程式為FeC2O4·2H2O FeO+CO↑+CO2↑+2H2O；

(3)K3[Fe(CN)6]溶液遇FeC2O4，溶液變為藍色，該反應的化學方程式為3FeC2O4+2K3[FeCN)6]=Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4；

(4)在步驟2中用酸性KMnO4滴定含有Fe2+、H2C2O4的溶液，KMnO4被還原為無色的Mn2+，所以滴定終點的現象為錐形瓶中溶液顏色變為淺紫色，且30s內不褪色。在步驟3中加入鋅粉的目的為將溶液中的Fe3+氧化為Fe2+，以便于確定溶液H2C2O4的物質的量，并根據C元素守恒，計算出FeC2O4的物質的量。

(5)根據上述分析可知草酸消耗的KMnO4的物質的量為n(KMnO4)= cmol/L ×(V1-V2) ×10-3L=c(V1-V2)×10-3mol，根據反應過程在電子守恒可得KMnO4與H2C2O4的物質的量關系為5H2C2O4—2KMnO4，H2C2O4是FeC2O4·2H2O與硫酸反應產生，根據元素守恒可知FeC2O4·2H2O—5H2C2O4—2KMnO4，故n[FeC2O4·2H2O]=n(KMnO4)=c(V1-V2)×10-3mol，所以草酸亞鐵晶體樣品的純度為×100%=×100%。若步驟1配制溶液時部分Fe2+被氧化變質，則V1偏小，根據=×100%可知，測定結果將偏低。