Question

【題目】草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O，M=180g/mol)呈淡黃色,可用作曬制藍(lán)圖。某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)其進(jìn)行了一系列探究。

I.純凈草酸亞鐵晶體熱分解產(chǎn)物的探究

(1)氣體產(chǎn)物成分的探究。小組成員采用如下裝置可重復(fù)選用)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

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?yàn)?/span>a→g→f→_____→尾氣處理裝置(儀器可重復(fù)使用)。

③實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間N2，其目的為__________________。

④實(shí)驗(yàn)證明了氣體產(chǎn)物中含有CO，依據(jù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_____________。

(2)小組成員設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)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(xué)方程式為____________________。

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

Ⅱ.草酸亞鐵晶體樣品純度的測(cè)定

工業(yè)制得的草酸亞鐵晶體中常含有FeSO4雜質(zhì)，測(cè)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(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)液V1mL；

步驟3：向反應(yīng)后溶液中加入適量鋅粉，充分反應(yīng)后，加入適量稀H2SO4，再用 cmol/L KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)液V2mL。

(4)步驟2中滴定終點(diǎn)的現(xiàn)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(shí)部分Fe2+被氧化變質(zhì)，則測(cè)定結(jié)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(shí)發(fā)生爆炸 C中固體由黑色變?yōu)榧t色，后B裝置中出現(xiàn)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?yōu)闇\紫色，且30s內(nèi)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(fā)生分解反應(yīng)：FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O，用D檢驗(yàn)水蒸氣的存在，用B檢驗(yàn)CO2氣體，然后用E干燥CO，將CO用通入C使CO與CuO發(fā)生反應(yīng)：CO+CuOCO2+Cu，反應(yīng)產(chǎn)生的CO2氣體通過B裝置檢驗(yàn)，由于反應(yīng)過程中有CO產(chǎn)生，會(huì)導(dǎo)致大氣污染，所以最后將氣體進(jìn)行尾氣處理。用K3[Fe(CN)6]溶液檢驗(yàn)溶液中的Fe2+，據(jù)此書寫反應(yīng)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?yōu)?/span>Fe3+；KMnO4被還原為無色的Mn2+；H2C2O4變?yōu)?/span>CO2氣體逸出；步驟3中向反應(yīng)后溶液中加入適量鋅粉，Zn將溶液中Fe3+還原為Fe2+，充分反應(yīng)后，加入適量稀H2SO4，再用 cmol/L KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，這時(shí)溶液中Fe2+氧化為Fe3+，消耗標(biāo)準(zhǔn)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(jù)C守恒可知n(H2C2O4)=n(FeC2O4·2H2O)，最后根據(jù)電子守恒確定KMnO4與FeC2O4·2H2O的物質(zhì)的量之間的關(guān)系，利用該反應(yīng)消耗的n(KMnO4)計(jì)算出FeC2O4·2H2O的質(zhì)量，從而可得其純度，據(jù)此分析。

(1) ①根據(jù)E的結(jié)構(gòu)可知E中盛裝堿石灰的儀器名稱為U形管；

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

③實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間N2，其目的為排盡裝置中的空氣，防上加熱時(shí)產(chǎn)生的CO與裝置內(nèi)的空氣混合加熱發(fā)生爆炸事故；

④實(shí)驗(yàn)證明了氣體產(chǎn)物中含有CO，依據(jù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為C中固體Cu變?yōu)?/span>Cu單質(zhì)，物質(zhì)由黑色變?yōu)榧t色，反應(yīng)產(chǎn)生的CO2氣體可以使后面的B裝置中出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象；

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

(3)K3[Fe(CN)6]溶液遇FeC2O4，溶液變?yōu)樗{(lán)色，該反應(yīng)的化學(xué)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(diǎn)的現(xiàn)象為錐形瓶中溶液顏色變?yōu)闇\紫色，且30s內(nèi)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(zhì)的量，并根據(jù)C元素守恒，計(jì)算出FeC2O4的物質(zhì)的量。

(5)根據(jù)上述分析可知草酸消耗的KMnO4的物質(zhì)的量為n(KMnO4)= cmol/L ×(V1-V2) ×10-3L=c(V1-V2)×10-3mol，根據(jù)反應(yīng)過程在電子守恒可得KMnO4與H2C2O4的物質(zhì)的量關(guān)系為5H2C2O4—2KMnO4，H2C2O4是FeC2O4·2H2O與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生，根據(jù)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(shí)部分Fe2+被氧化變質(zhì)，則V1偏小，根據(jù)=×100%可知，測(cè)定結(jié)果將偏低。