Question

【題目】草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)是一種淺黃色固體，難溶于水，受熱易分解，是生產(chǎn)鋰電池的原材料，也常用作分析試劑及顯影劑等，其制備流程如下：

(1)配制硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液時(shí)，除需加硫酸外還需要加少量鐵屑的目的是________。

(2)加熱至沸騰生成沉淀時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。

(3)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)溶液的顏色由紫紅色變?yōu)樽攸S色，同時(shí)有氣體生成．這說(shuō)明草酸亞鐵晶體具有________(填“氧化”或“還原”)性．若反應(yīng)中消耗1mol FeC2O42H2O，則參加反應(yīng)的n(KMnO4)為________。

(4)稱取3.60g草酸亞鐵晶體(摩爾質(zhì)量是180gmol﹣1)用熱重法對(duì)其進(jìn)行熱分解，得到剩余固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示：

①過(guò)程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。

②300℃時(shí)剩余固體是鐵的一種氧化物，試通過(guò)計(jì)算確定該氧化物的化學(xué)式___________(寫出計(jì)算過(guò)程)

Answer 1

【答案】防止Fe2+被氧化 (NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+H2SO4+(NH4)2SO4 還原 0.6mol FeC2O42H2OFeC2O4+2H2O↑ Fe2O3

【解析】

在稀硫酸溶液中配置硫酸亞鐵銨，加入草酸沉淀沉淀亞鐵離子生成草酸亞鐵，靜置傾去上層溶液后處理得到草酸晶體，結(jié)合題干中的問(wèn)題、相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)和氧化還原反應(yīng)中電子得失守恒分析解答。

（1）配制(NH4)2Fe(SO4)2溶液時(shí)，溶液中亞鐵離子水解顯酸性，需加少量硫酸的目的是抑制其水解，又因?yàn)閬嗚F離子易被氧化，所以還需要加少量鐵屑的目的是防止Fe2+被氧化；

（2）沉淀時(shí)發(fā)生反應(yīng)為硫酸亞鐵銨溶液中加入草酸反應(yīng)生成草酸亞鐵沉淀、硫酸和硫酸銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式依據(jù)原子守恒配平寫出為(NH4)2Fe(SO4)2+H2C2O4+2H2O＝FeC2O42H2O↓+H2SO4+(NH4)2SO4；

（3）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，同時(shí)有氣體生成，說(shuō)明草酸亞鐵被氧化為鐵離子、二氧化碳?xì)怏w，草酸亞鐵具有還原性，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒、原子守恒配平書寫離子方程式為5Fe2++5C2O42-+3MnO4-+24H+＝5Fe3++3Mn2++5CO2↑+12H2O，消耗1mol FeC2O42H2O，則參加反應(yīng)的KMnO4為0.6mol；

（4）①通過(guò)剩余固體的質(zhì)量可知，過(guò)程Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)是：草酸亞鐵晶體受熱失去結(jié)晶水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeC2O42H2OFeC2O4+2H2O↑；

②草酸亞鐵晶體中的鐵元素質(zhì)量為：3.6g×56/180＝1.12g，草酸亞鐵晶體中的鐵元素完全轉(zhuǎn)化到氧化物中，氧化物中氧元素的質(zhì)量為：1.60g-1.12g＝0.48g，鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為：1.12g：0.48g＝7：3，設(shè)鐵的氧化物的化學(xué)式為FexOy，則有：56x：16y＝7：3，解得x：y＝2：3，鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe2O3。