Question

6．鐵及其化合物與生活密切相關(guān)，古代煉丹家以綠礬（FeSO₄•7H₂O為原料，放在煉丹爐中鍛燒可制得綠礬油．綠礬油是一種無色粘稠液體，可用于除掉兵器上的鐵銹．如圖是2.78g綠礬隔絕空氣受熱分解時(shí)，所得固體產(chǎn)物的質(zhì)量隨溫度變化的曲線．將加熱產(chǎn)生的所有氣體通入足量的BaCl₂溶液．得自色沉淀1.16g．
（1）綠礬油主要成份的化學(xué)式為H₂SO₄．t₁～t₂．發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₃↑+SO₂ ↑．
（2）若將28.8g草酸亞鐵（FeC₂O₄）隔絕空氣加熱至100℃，得到14.4g黑色細(xì)粉，則可推知該黑色細(xì)粉為FeO．
（3）以下是FeSO₄•7H₂O的實(shí)驗(yàn)室制備流理圖，如圖，
根據(jù)題意完成下列填空：
①反應(yīng)II需要100mL1.5mol•L^-1的稀H₂SO₄溶解潔凈的鐵屑，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%、密度為1.84g•cm^-3的濃H₂SO₄配制．所用的儀器有量筒、燒杯、玻璃捧、膠頭滴管及100mL容量瓶．
②操作A的名稱為過濾、洗滌．
③測(cè)定FeSO₄•7H₂O產(chǎn)品中Fe²⁺含量的常用方法是KMnO₄溶液滴定法．已知稱取6.0g FeSO₄•7H₂O產(chǎn)品，配制成溶液，用硫酸酸化的0.2000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定，消耗KMnO₄溶液的體積為20.00mL．發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，計(jì)算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為93%（保留兩位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)元素守恒，及綠礬油是一種無色粘稠液體，可用于除掉兵器上的鐵銹即能與氧化鐵反應(yīng)，可知綠礬油應(yīng)為濃硫酸；2.78g的FeSO₄•7H₂O晶體的物質(zhì)的量 $\frac{2.78g}{278g/mol}$=0.01mol，加熱生成FeSO₄時(shí)的質(zhì)量為1.52g，再將FeSO₄加熱產(chǎn)生的所有氣體通入足量的BaCl₂溶液，得自色沉淀應(yīng)為硫酸鋇1.16g，即0.005mol，則說明產(chǎn)生三氧化硫?yàn)?.005mol，其質(zhì)量為0.4g，得到鐵的氧化物為0.8g，結(jié)合鐵元素為0.01mol可知，該氧化物為Fe₂O₃，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，加熱還產(chǎn)生二氧化硫的質(zhì)量為1.52g-0.8g-0.4g=0.32g，即為0.005mol，據(jù)此答題；
（2）化學(xué)變化前后元素質(zhì)量不變，2.88g草酸亞鐵（FeC₂O₄）中鐵元素的質(zhì)量與1.44g鐵的氧化物中鐵元素的質(zhì)量相等，由此可計(jì)算出鐵的氧化物中鐵與氧兩元素的質(zhì)量比，再由質(zhì)量比計(jì)算出原子個(gè)數(shù)比而確定物質(zhì)的化學(xué)式．
（3）①根據(jù)配制一定物質(zhì)的是濃度溶液的操作所需儀器答題；
②分離固體和液體通常用過濾的方法，過濾所得固體表面有可溶性雜質(zhì)，通過洗滌除去；
③酸性高錳酸鉀溶液能將亞鐵離子氧化成鐵離子，根據(jù)電子得失守恒有5 FeSO₄•7H₂O～KMnO₄，根據(jù)高錳酸鉀的物質(zhì)的量可計(jì)算得FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量，根據(jù)$\frac{硫酸亞鐵晶體的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）根據(jù)元素守恒，及綠礬油是一種無色粘稠液體，可用于除掉兵器上的鐵銹即能與氧化鐵反應(yīng)，可知綠礬油應(yīng)為濃硫酸；2.78g的FeSO₄•7H₂O晶體的物質(zhì)的量 $\frac{2.78g}{278g/mol}$=0.01mol，加熱生成FeSO₄時(shí)的質(zhì)量為1.52g，再將FeSO₄加熱產(chǎn)生的所有氣體通入足量的BaCl₂溶液，得自色沉淀應(yīng)為硫酸鋇1.16g，即0.005mol，則說明產(chǎn)生三氧化硫?yàn)?.005mol，其質(zhì)量為0.4g，得到鐵的氧化物為0.8g，結(jié)合鐵元素為0.01mol可知，該氧化物為Fe₂O₃，根據(jù)質(zhì)量守恒可知，加熱還產(chǎn)生二氧化硫的質(zhì)量為1.52g-0.8g-0.4g=0.32g，即為0.005mol，所以發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₃↑+SO₂ ↑，
故答案為：H₂SO₄；2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₃↑+SO₂ ↑；
（2）2.88gFeC₂O₄中鐵元素的質(zhì)量=2.88g×$\frac{56}{56+12×2+16×4}$=1.12g，
鐵的氧化物中鐵與氧兩元素的質(zhì)量比=1.12g：（1.44g-1.12g）=56：16，
鐵的氧化物中鐵與氧兩元素的原子個(gè)數(shù)比=$\frac{56g}{56g/mol}$：$\frac{16g}{16g/mol}$=1：1，則該鐵的氧化物是FeO，
故答案為：FeO；
（3）①根據(jù)配制一定物質(zhì)的是濃度溶液的操作所需儀器可知，用濃硫酸配制一定物質(zhì)的量濃度的稀硫酸，所用的儀器有量筒、燒杯、玻璃捧、膠頭滴管及100mL容量瓶，
故答案為：100mL容量瓶；
②分離固體和液體通常用過濾的方法，過濾所得固體表面有可溶性雜質(zhì)，通過洗滌除去，所以操作A為過濾、洗滌，
故答案為：過濾、洗滌；
③酸性高錳酸鉀溶液能將亞鐵離子氧化成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，根據(jù)電子得失守恒有
5 FeSO₄•7H₂O～KMnO₄，
5×278g         1mol 
m（FeSO₄•7H₂O）  0.2000mol/L×0.02L
所以（FeSO₄•7H₂O）=0.2000mol/L×0.02L×278g=5.56g，所以樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{5.56g}{6g}$×100%=93%，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；93%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)方程式的計(jì)算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，為高頻考點(diǎn)，注意把握物質(zhì)的質(zhì)量的變化關(guān)系，能讀懂圖象，從質(zhì)量守恒的角度解答該題，難度較大．