Question

【題目】草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O，相對分子質(zhì)量為180)呈淡黃色，可用作照相顯影劑。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(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)進行實驗：

①裝置D的名稱為___________。

②按照氣流從左到右的方向，上述裝置的連接順序為___________→尾氣處理裝置(填儀器接口的字母編號)。

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(chǎn)物中含有CO，依據(jù)的實驗現(xiàn)象為______________________。

(2)固體產(chǎn)物成分的探究。充分反應(yīng)后，A處反應(yīng)管中殘留黑色固體。查閱資料可知，黑色固體可能為Fe或FeO。小組成員設(shè)計實驗證明了其成分只有FeO，其操作及現(xiàn)象為___________。

(3)依據(jù)(1)和(2)結(jié)論，可知A處反應(yīng)管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________。

Ⅱ.草酸亞鐵晶體樣品純度的測定

工業(yè)制得的草酸亞鐵晶體中常含有FeSO4雜質(zhì)，測定其純度的步驟如下：

步驟1：稱取m g草酸亞鐵晶體樣品并溶于稀H2SO4中，配成250mL溶液。

步驟2：取上述溶液25.00mL，用c mol· L －1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，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－1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，消耗標(biāo)準(zhǔn)液V2mL。

(4)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，則測定結(jié)果將___________(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。

Answer 1

【答案】（球形）干燥管 agfbchi（或ih）de（或ed）bc 排盡裝置中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸 C處反應(yīng)管中固體由黑變紅，其后的澄清石灰水變渾濁 取固體少許溶于稀硫酸，無氣體生成 FeC2O42H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O 將Fe3+還原為Fe2+ ×100% 偏低

【解析】

I．(1)①根據(jù)儀器的圖形和作用分析解答；

②草酸亞鐵晶體在裝置A中加熱分解，生成的氣體通過裝置D中硫酸銅可以檢驗水蒸氣的存在，通過裝置B中澄清石灰水可以檢驗二氧化碳的生成，經(jīng)堿石灰干燥后氣體通入裝置C中玻璃管和氧化銅反應(yīng)，再通過B裝置檢驗生成的二氧化碳?xì)怏w，最后尾氣處理，據(jù)此分析解答；

③實驗前先通入一段時間N2，可以把裝置內(nèi)空氣趕凈，據(jù)此解答；

④實驗證明了氣體產(chǎn)物中含有CO，可以利用CO還原氧化銅設(shè)計實驗驗證；

(2)黑色固體可能為Fe或FeO，可以把固體溶于酸檢驗；

(3)依據(jù)(1)和(2)的結(jié)論分析解答；

Ⅱ．(4)根據(jù)鋅可以將Fe3+還原分析解答；

(5)草酸亞鐵與高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)，亞鐵離子和草酸根離子都被氧化。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cmolL-1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，此時滴定的是亞鐵離子，利用化學(xué)反應(yīng)的定量關(guān)系分析計算；若步驟1配制溶液時部分Fe2+被氧化，根據(jù)消耗高錳酸鉀量的變化分析誤差。

(1)①裝置D的名稱為：(球形)干燥管，故答案為：(球形)干燥管；

②草酸亞鐵晶體在裝置A中加熱分解，生成的氣體通過裝置D中硫酸銅檢驗水蒸氣的存在，通過裝置B中澄清石灰水檢驗二氧化碳的生成，通過裝置E中堿石灰干燥后，氣體通入裝置C中玻璃管和氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，再通過B裝置檢驗生成的二氧化碳?xì)怏w，按照氣流從左到右的方向，上述裝置的連接順序為：agfbchi(或ih)de(或ed)bc，最后連接尾氣處理裝置，故答案為：agfbchi(或ih)de(或ed)bc；

③實驗前先通入一段時間N2，目的是排盡裝置中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸，故答案為：排盡裝置中的空氣，防止加熱時發(fā)生爆炸；

④實驗證明了氣體產(chǎn)物中含有CO，依據(jù)的實驗現(xiàn)象為：C處反應(yīng)管中固體由黑變紅，其后的澄清石灰水變渾濁，故答案為：C處反應(yīng)管中固體由黑變紅，其后的澄清石灰水變渾濁；

(2)充分反應(yīng)后，A處反應(yīng)管中殘留黑色固體，黑色固體可能為Fe或FeO。要證明其成分只有FeO，可以將固體溶于酸，看有無氣體放出即可，具體為：取固體少許溶于稀硫酸，無氣體生成說明無鐵存在，只有氧化亞鐵，故答案為：取固體少許溶于稀硫酸，無氣體生成；

(3)依據(jù)(1)和(2)結(jié)論，可知A處反應(yīng)管中發(fā)生的反應(yīng)是草酸亞鐵晶體分解生成氧化亞鐵、一氧化碳、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeC2O42H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O，故答案為：FeC2O42H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O；

(4)鋅可以將Fe3+還原，因此步驟3中加入鋅粉的目的為：將Fe3+還原為Fe2+，故答案為：將Fe3+還原為Fe2+；

(5)取上述溶液25.00mL，用cmolL﹣1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點，消耗標(biāo)準(zhǔn)液V1mL，此過程中亞鐵離子和草酸根離子都被氧化；向反應(yīng)后的溶液中加入適量鋅粉，鋅將Fe3+還原為Fe2+，充分反應(yīng)后，加入適量稀H2SO4，再用cmolL﹣1KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點，消耗標(biāo)準(zhǔn)液V2mL，此時滴定的是溶液中的亞鐵離子。第一次消耗的高錳酸鉀減去第二次消耗的高錳酸鉀為滴定草酸根離子的量，反應(yīng)的離子方程式：2MnO4-+5C2O42-+8H+=10CO2+4H2O+2Mn2+，草酸亞鐵晶體樣品的純度＝×100%，若步驟1配制溶液時部分Fe2+被氧化，會導(dǎo)致第一步滴定中消耗的高錳酸鉀的量減少，即V1偏小，則計算得到的亞鐵離子物質(zhì)的量減小，測定結(jié)果偏低，故答案為：×100%；偏低。