Question

8．草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O）呈淡黃色．某課題組為探究草酸亞鐵晶體的化學性質(zhì)，進行了一系列實驗探究．
（1）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，并檢測到二氧化碳氣體生成．這說明草酸亞鐵晶體具有還原性（填“氧化性”、“還原性”或“堿性”）．若反應中消耗1mol FeC₂O₄•2H₂O，則參加反應的KMnO₄為0.6mol．
（2）資料表明：在密閉容器中加熱到一定溫度時，草酸亞鐵晶體可完全分解，生成幾種氧化物，殘留物為黑色固體．課題組根據(jù)課本上所介紹的鐵的氧化物的性質(zhì)，對黑色固體的組成提出如下假設，請你完成假設二和假設三．
假設一：全部是FeO
假設二：全部是Fe₃O₄
假設三：是FeO和Fe₃O₄的混合物
（3）為驗證上述假設一是否成立，課題組進行如下研究．
定性研究：請你完成如表中內(nèi)容．

實驗步驟（不要求寫出具體操作過程）	預期實驗現(xiàn)象和結論
取少量黑色固體

定量研究：課題組在文獻中查閱到，F(xiàn)eC₂O₄•2H₂O受熱分解時，固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖所示，寫出加熱到400℃時，F(xiàn)eC₂O₄•2H₂O晶體受熱分解得到的固體產(chǎn)物的化學式為：FeO．

Answer 1

分析 （1）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，并檢測到CO₂生成．說明草酸亞鐵被氧化為鐵離子、二氧化碳氣體，草酸亞鐵具有還原性，依據(jù)電子守恒計算得到消耗的高錳酸鉀物質(zhì)的量；
（2）草酸亞鐵晶體可完全分解，生成幾種氧化物，殘留物為黑色固體可能為氧化亞鐵或四氧化三鐵，分析判斷；
（3）【定性研究】氧化亞鐵溶解于鹽酸生成氯化亞鐵溶液，加入KSCN溶液，若溶液不變紅證明假設一正確；
【定量研究】根據(jù)圖中提供的信息，通過計算可以判斷反應的化學方程式和物質(zhì)的化學式．

解答 解：（1）高錳酸鉀溶液的紫紅色褪去，溶液變?yōu)樽攸S色，很顯然是FeC₂O₄被高錳酸鉀氧化為Fe³⁺的結果，表明FeC₂O₄具有還原性．分析有關元素化合價的變化可知，反應過程中1 mol FeC₂O₄•2H₂O可失去3 mol電子，而l mol KMnO₄可得到5 mol電子，根據(jù)得失電子數(shù)相等的原則，反應中FeC₂O₄•2H₂O與KMnO₄的物質(zhì)的量之比為5：3．因此，若反應中消耗1 mol FeC₂O₄•2H₂O，則參加反應的KMnO₄為0.6 mol，
故答案為：還原性；0.6；
（2）鐵的氧化物中，呈黑色的有FeO和Fe₃O₄，假設二：全部是Fe₃O₄；假設三：是FeO和Fe₃O₄的混合物，
故答案為：全部是Fe₃O₄；是FeO和Fe₃O₄的混合物；
（3）【定性研究】FeO與鹽酸或硫酸反應生成Fe²⁺，F(xiàn)e²⁺與KSCN不反應．但Fe₃O₄或FeO和Fe₃O₄的混合物溶于稀鹽酸或稀硫酸中生成Fe³⁺，遇KSCN變紅色．據(jù)此即可設計方案進行驗證，
故答案為：取少量黑色固體，加入適量稀鹽酸（或稀硫酸）溶解，在溶液中加入KSCN溶液；
預期實驗現(xiàn)象和結論：若溶液不變紅色，則假設一成立；若溶液變紅色，則假設一不成立；
【定量研究】草酸亞鐵品體受熱首先失去結品水，得到FeC₂O₄（即A點對應物質(zhì)）．400℃時固體質(zhì)量減少，應該是FeC₂O₄發(fā)生分解，牛成鐵的氧化物（即B點對應物質(zhì)）．根據(jù)圖象可知1.0 g晶體分解生成的鐵的氧化物的質(zhì)量為0.4 g．設此鐵的氧化物的化學式為Fe_aO_b，
根據(jù)Fe守恒可知0.4 g此氧化物中鐵元素的質(zhì)量為1.0 g×$\frac{56}{180}$，
氧元素的質(zhì)量為（0.4g-1.0 g×$\frac{56}{180}$）g，故a：b=（1.0g×$\frac{56}{180}$）：（0.4g-1.0 g×$\frac{56}{180}$），
解得a：b=1：1，
即晶體分解所得鐵的氧化物為FeO，
故答案為：FeO．

點評 本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)的實驗驗證和實驗分析判斷，定量計算，圖象分析是解題關鍵，題目難度中等．