Question

草酸亞鐵晶體(FeC₂O₄·2H₂O)呈淡黃色。某課題組為探究草酸業(yè)鐵晶體的化學(xué)性質(zhì)，    進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)探究。

(1)向盛有草酸亞鐵晶體的試管中滴入幾滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振蕩，發(fā)現(xiàn)溶液顏色逐漸變?yōu)樽攸S色，并檢測(cè)到二氧化碳?xì)怏w生成。這說(shuō)明草酸亞鐵晶體具有             (填“氧化性”、“還原性”或“堿性”)。若反應(yīng)中消耗1 mol FeC₂O₄·2H₂O，則參加反應(yīng)的KMnO₄為            mol。

(2)資料表明：在密閉容器中加熱到一定溫度時(shí)，草酸亞鐵晶體可完全分解，生成幾種氧化物，殘留物為黑色固體。課題組根據(jù)課本上所介紹的鐵的氧化物的性質(zhì)，對(duì)黑色固體的組成提出如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三：

假設(shè)一：全部是FeO

假設(shè)二：                       

假設(shè)三：                       

(3)為驗(yàn)證上述假設(shè)一是否成立，課題組進(jìn)行如下研究。

【定性研究】請(qǐng)你完成下表中內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)步驟(不要求寫(xiě)出具體操作過(guò)程)	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
取少量黑色固體，

 

【定量研究】課題組在文獻(xiàn)中查閱到，F(xiàn)eC₂O₄·2H₂O受熱分解時(shí)，固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如下圖所示，寫(xiě)出加熱到400℃時(shí)，F(xiàn)eC₂O₄·2H₂O晶體受熱分解的化學(xué)方程式為：                                            。

根據(jù)圖象，如有1.0 g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱，最終殘留黑色固體的質(zhì)量大于0.4 g。某同學(xué)由此得出結(jié)論：假設(shè)一不成立。你是否同意該同學(xué)的結(jié)論，并簡(jiǎn)述理由：

                                                                              

 

Answer 1

【答案】

(共1 5分)

(1)還原性(1分)  0.6(2分)

(2)假設(shè)二：全部是Fe₃O₄(1分)  假設(shè)三：是FeO和Fe₃O₄的混合物(1分)

(3)【定性研究】(每空2分)

實(shí)驗(yàn)步驟：取少量黑色固體，加入適量稀鹽酸(或稀硫酸)溶解，在溶液中加入KSCN溶液

預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論：若溶液不變紅色，則假設(shè)一成立；若溶液變紅色，則假設(shè)一不成立

【定量研究】

FeC₂O₄·2H₂OFeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O(或FeC₂O₄FeO+CO↑+CO₂↑，3分)

不同意(1分)，實(shí)驗(yàn)未在密閉容器中進(jìn)行，F(xiàn)eO會(huì)被空氣中的氧氣進(jìn)一步氧化，生成鐵的其他氧化物(2分)

【解析】

試題分析：

(1)高錳酸鉀溶液的紫紅色褪去，溶液變?yōu)樽攸S色，很顯然是FeC₂O₄被高錳酸鉀氧化為Fe³⁺的結(jié)果，表明FeC₂O₄具有還原性。分析有關(guān)元素化合價(jià)的變化可知，反應(yīng)過(guò)程中1 mol FeC₂O₄·2H₂O可失去3 mol電子，而l mol KMnO₄可得到5 mol電子：根據(jù)得失電子數(shù)相等的原則，反應(yīng)中FeC₂O₄·2H₂O與KMnO₄的物質(zhì)的量之比為5：3。因此，若反應(yīng)中消耗1 mol FeC₂O₄·2H₂O，則參加反應(yīng)的KMnO₄為3/5 mol。

(2)鐵的氧化物中，呈黑色的有FeO和Fe₃O₄。

(3)【定性研究】FeO與鹽酸或硫酸反應(yīng)生成Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺與KSCN不反應(yīng)。但Fe₃O₄或FeO和Fe₃O₄的混合物溶于稀鹽酸或稀硫酸中生成Fe³⁺，遇KSCN變紅色。據(jù)此即可設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。

【定量研究】草酸亞鐵品體受熱首先失去結(jié)品水，得到FeC₂O₄(即A點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì))。400℃時(shí)固體質(zhì)量減少，應(yīng)該是FeC₂O₄發(fā)生分解，牛成鐵的氧化物(即B點(diǎn)對(duì)應(yīng)物質(zhì))。根據(jù)圖象可知1.0 g晶體分解生成的鐵的氧化物的質(zhì)量為0.4 g。設(shè)此鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe_aO_b，根據(jù)Fe守恒可知0.4 g此氧化物中鐵元素的質(zhì)量為1.0 g×，氧元素的質(zhì)量為(0.4g—1.0 g×)g，故a:b=(1.0 g×)：(0.4g—1.0 g×)，解得a：b=1：1，即晶體分解所得鐵的氧化物為FeO。至此不難寫(xiě)出草酸亞鐵晶體分解的化學(xué)方程式為：FeC₂O₄·2H₂OFeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O(或FeC₂O₄FeO+CO↑+CO₂↑)。此后，殘留固體的質(zhì)量逐漸增大，顯然是被空氣中的氧氣所氧化，生成了鐵的其他氧化物。由于坩堝是敞口容器，F(xiàn)eO會(huì)被空氣中的氧氣進(jìn)一步氧化生成鐵的其他氧化物，根據(jù)圖象可知固體質(zhì)量肯定會(huì)大于4．0 g。

考點(diǎn)：本題以探究實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，考查了氧化還原反應(yīng)、探究基本方法、物質(zhì)的檢驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算等相關(guān)知識(shí)。