Question

17．草酸亞鐵為黃色固體，作為一種化工原料，可廣泛用于涂料、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•6H₂O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，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，若無白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈．
（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c mol/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V₁ mL．
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⁺，過濾，
Ⅳ．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．
回答下列問題：
①已知：草酸（H₂C₂O₄）與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生，紫色消失，寫出該反應(yīng)的離子方程式：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O；
②若省略步驟Ⅳ，則測定的草酸根離子含量偏大（填“偏大”、“偏小”或“不變”）
③m g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）

Answer 1

分析 （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，2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，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）溶液中亞鐵離子和銨根離子水都是弱堿陽離子，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，若無白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈；
故答案為：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草酸（H₂C₂O₄）與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生，紫色消失，反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺=2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O；
②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，所以測定的草酸根離子含量也偏大，故答案為：偏大；
③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 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．