Question

8．2015年2月16日李克強(qiáng)總理到東北調(diào)研經(jīng)濟(jì)情況，重點(diǎn)走訪了鋼鐵廠，鼓勵(lì)鋼鐵廠提高鋼鐵質(zhì)量和產(chǎn)量，鐵及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛．
（1）利用Fe ²⁺、Fe³⁺的催化作用，常溫下可將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)SO₂的治理．已知含SO₂的廢氣通入含F(xiàn)e²⁺、Fe ³⁺的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（2）草酸亞鐵為黃色固體，作為一種化工原料，可廣泛用于涂料、染料、陶瓷、玻璃器皿等的著色劑以及新型電池材料、感光材料的生產(chǎn)．合成草酸亞鐵的流程如圖1：

①配制（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液時(shí)，需加入少量稀硫酸，目的是抑制Fe²⁺和NH₄⁺離子水解．
②得到的草酸亞鐵沉淀需充分洗滌，洗滌操作的具體方法為沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次，檢驗(yàn)是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液，加入BaCl₂溶液，如出現(xiàn)白色沉淀，說明沉淀沒有洗滌干凈，否則，沉淀已洗滌干凈．
（3）將制得的產(chǎn)品（FeC₂O₄•2H₂O）在氬氣氣氛中進(jìn)行加熱分解，結(jié)果如圖2（TG%表示殘留固體質(zhì)量占原樣品總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)）．
①則A→B發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
②已知 B→C過程中有等物質(zhì)的量的兩種氣態(tài)氧化物生成，寫出B→C的化學(xué)方程式FeC₂O₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑；
（4）某草酸亞鐵樣品中含有少量草酸銨．為了測(cè)定不純產(chǎn)品中草酸根的含量，某同學(xué)做了如下分析實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．準(zhǔn)確稱量m g 樣品，溶于少量2mol/L 硫酸中并用 100mL 容量瓶定容．
Ⅱ．取上述溶液20mL，用cmol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液變?yōu)榈�紫色，消耗高錳酸鉀溶液的體積為V₁mL．
Ⅲ．向上述溶液中加入足量 Zn 粉，使溶液中的 Fe³⁺恰好全部還原為 Fe²⁺．
Ⅳ．過濾，洗滌剩余的鋅粉和錐形瓶，洗滌液并入濾液
Ⅴ．用c mol/L KMnO₄溶液滴定該濾液至溶液出現(xiàn)淡紫色，消耗KMnO₄溶液的體積V₂ mL．
已知：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O
MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
回答下列問題：
①若省略步驟Ⅳ，則測(cè)定的草酸根離子含量偏大（填偏大、偏小或不變）．
②mg樣品中草酸根離子的物質(zhì)的量為c（V₁-V₂）×10^-3×$\frac{25}{2}$mol（用 c，V₁，V₂的式子表示，不必化簡(jiǎn)）．

Answer 1

分析 （1）SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-該過程為氧氣氧化二價(jià)鐵離子到三價(jià)鐵離子，然后用三價(jià)鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子；
（2）①溶液中亞鐵離子和銨根離子水解，加入少量硫酸，抑制Fe²⁺和NH₄⁺離子水解；
②洗滌操作的具體方法為：沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次；取最后一次洗滌液，檢查是否含有硫酸根離子進(jìn)行判斷是否洗滌干凈；
（3）①B點(diǎn)殘留固體質(zhì)量占原樣品總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)位80%，損失20%，F(xiàn)eC₂O₄.2H₂O中結(jié)晶水的質(zhì)量為$\frac{36}{180}$×100%=20%，故A→B發(fā)生反應(yīng)是FeC₂O₄.2H₂O加熱失去結(jié)晶水；
②由圖可知加熱生成C時(shí)，分解完全，假定草酸亞鐵晶體為180g，其物質(zhì)的量為1mol，則C固體的質(zhì)量為180g×40%=72g，鐵元素質(zhì)量為1mol×56g/mol=56，故應(yīng)含有氧元素為72g-56g=16g，即鐵原子與氧原子物質(zhì)的量之比為1：1，應(yīng)為FeO，B點(diǎn)到C點(diǎn)是FeC₂O₄分解的反應(yīng)；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，先用cmol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定樣品溶液，因?yàn)椴菟岣�和亞鐵離子都能被高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液氧化，所以第一次消耗高錳酸鉀溶液的體積為V₁mL為氧化草酸根和亞鐵離子共同消耗，然后加入足量 Zn 粉，使溶液中的 Fe³⁺恰好全部還原為 Fe²⁺，再用c mol/L KMnO₄溶液滴定該濾液至溶液出現(xiàn)淡紫色，消耗KMnO₄溶液的體積V₂ mL即氧化二價(jià)鐵單獨(dú)消耗的，所以氧化草酸根消耗高錳酸鉀溶液的體積為（V₁-V₂ ）mL，據(jù)此分析．

解答 解：（1）常溫下將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-而實(shí)現(xiàn)SO₂的處理．含SO₂的廢氣通入含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的溶液時(shí)其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應(yīng)的離子方程式為三價(jià)鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂0=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（2）①溶液中亞鐵離子和銨根離子水都是弱堿陽(yáng)離子，水解顯酸性，加入少量硫酸，抑制Fe²⁺和NH₄⁺離子水解，故答案為：抑制Fe²⁺和NH₄⁺離子水解；
②洗滌操作的具體方法為：沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次；檢驗(yàn)是否洗滌干凈的方法是取少量最后一次的洗滌濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的 BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈；
故答案為：沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次；取少量最后一次的洗滌濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的 BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈；
（3）①由圖可知，加熱生成B時(shí)剩余固體為80%，損失20%，F(xiàn)eC₂O₄.2H₂O中結(jié)晶水的質(zhì)量為$\frac{36}{180}$×100%=20%，故A→B發(fā)生反應(yīng)是FeC₂O₄•2H₂O加熱失去結(jié)晶水，反應(yīng)方程式為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O；
故答案為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O；
②由圖可知B加熱生成C時(shí)，分解完全，假定草酸亞鐵晶體為180g，其物質(zhì)的量為1mol，則C固體的質(zhì)量為180g×40%=72g，鐵元素質(zhì)量為1mol×56g/mol=56，故應(yīng)含有氧元素為72g-56g=16g，氧原子物質(zhì)的量為1mol，即鐵原子與氧原子物質(zhì)的量之比為1：1，應(yīng)為FeO，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒分析計(jì)算，碳元素化合價(jià)從+3價(jià)變化為+2價(jià)和+3價(jià)，生成一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w，原子守恒配平寫出化學(xué)方程式；FeC₂O₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑；故答案為：FeC₂O₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑↑；
（4）①根據(jù)以上分析，若省略步驟Ⅳ，則使二價(jià)鐵離子偏少，所以消耗高錳酸鉀溶液的體積也V₂ 偏小，則氧化草酸根消耗高錳酸鉀溶液的體積為（V₁-V₂ ）mL偏大，所以測(cè)定的草酸根離子含量也偏大，故答案為：偏大；
②根據(jù)以上分析，氧化草酸根消耗高錳酸鉀溶液的體積為（V₁-V₂ ）mL，又2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，所以mg樣品中草酸根離子的物質(zhì)的量為c（V₁-V₂）×10^-3×$\frac{5}{2}$×$\frac{100ml}{20ml}$=c（V₁-V₂）×10^-3×$\frac{25}{2}$mol，故答案為：c（V₁-V₂）×10^-3×$\frac{25}{2}$mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及到方程式的書寫、實(shí)驗(yàn)基本操作、滴定等計(jì)算，注意基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的積累，把握實(shí)驗(yàn)步驟、原理和注意事項(xiàng)等問題，題目難度中等．