Question

目前流行的關于生命起源假設的理論認為，生命起源于約40億年前的古洋底的熱液環(huán)境，這種環(huán)境系統(tǒng)中普遍存在鐵硫簇結構，如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等，這些鐵硫簇結構參與了生命起源的相關反應。某化學興趣小組在研究某鐵硫簇結構的組成時，設計了下列實驗。

【實驗Ⅰ】　確定硫的質量：

按圖連接裝置，檢查好裝置的氣密性后，在硬質玻璃管A中放入1.0 g鐵硫簇結構(含有部分不反應的雜質)，在試管 B中加入50 mL 0.100 mol·L－1的酸性KMnO4溶液，在試管C中加入品紅溶液。通入空氣并加熱，發(fā)現(xiàn)固體逐漸轉變?yōu)榧t棕色。待固體完全轉化后，將B中溶液轉移至 250 mL 容量瓶，洗滌試管B后定容。取25.00 mL 該溶液用0.01 mol·L－1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的 KMnO4。記錄數(shù)據(jù)如下：

滴定次數(shù)	待測溶液體積/mL	草酸溶液體積/mL
滴定前刻度	滴定后刻度
1	25.00	1.50	23.70
2	25.00	1.02	26.03
3	25.00	0.00	24.99

相關反應：①2MnO＋2H2O＋5SO2===2Mn2＋＋5SO＋4H＋

②2MnO＋6H＋＋5H2C2O4===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O

【實驗Ⅱ】　確定鐵的質量：

將實驗Ⅰ硬質玻璃管A中的殘留固體加入稀鹽酸中，充分攪拌后過濾，在濾液中加入足量的NaOH溶液，過濾后取濾渣，經(jīng)充分灼燒得0.6 g固體。

試回答下列問題：

(1)判斷滴定終點的方法是______________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)試管C中品紅溶液的作用是_____________________________________________。

有同學提出，撤去C裝置對實驗沒有影響，你的看法是________(選填“同意”或“不同意”)，理由是___________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)根據(jù)實驗Ⅰ和實驗Ⅱ中的數(shù)據(jù)可確定該鐵硫簇結構的化學式為________________________________________________________________________。

【問題探究】　滴定過程中，細心的同學發(fā)現(xiàn)該KMnO4溶液顏色褪去的速率較平常滴定時要快得多。為研究速率加快的原因，該同學繼續(xù)進行了下列實驗，實驗數(shù)據(jù)如下表：

編號	溫度/℃	酸化的H2C2O4溶液/mL	KMnO4溶液/mL	溶液褪色時間/s
1	25	5.0	2.0	40
2	25	5.0(另加少量可溶于水的MnSO4粉末)	2.0	4
3	60	5.0	2.0	25

(4)分析上述數(shù)據(jù)，滴定過程中反應速率加快的一種可能原因是___________________

________________________________________________________________________。

Answer 1

答案　(1)當?shù)稳胱詈笠坏尾菟崛芤簳r，錐形瓶中溶液由淺紅色變?yōu)闊o色，且半分鐘內不變化

(2)驗證SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收　同意

當B中溶液顏色不變化，即可證明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收

(3)Fe3S4

(4)Mn2＋對反應起到催化作用(或反應放熱使溫度升高)，加快反應速率

解析　(3)第1次滴定時H2C2O4溶液體積誤差較大，舍去，第2、3次取平均值，V(H2C2O4)＝25.00 mL。與H2C2O4反應的KMnO4的物質的量為0.01 mol·L－1×0.025 L×＝0.000 1 mol，與SO2反應的KMnO4的物質的量為 0.05 L×0.100 mol·L－1－10×0.000 1 mol＝0.004 mol，n(SO2)＝0.004 mol×＝0.01 mol，n(S)＝0.01 mol；0.6 g 固體為Fe2O3，n(Fe)＝×2 mol＝0.007 5 mol，＝＝，所以該鐵硫簇結構的化學式為Fe3S4。(4)對比實驗1、2知，Mn2＋可使反應速率加快；對比實驗1、3知，溫度升高，反應速率加快。