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】 硫的質量確定:

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 0.1 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)進行測定剩余KMnO4溶液濃度的滴定。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:①2Mn+2H2O+5SO22Mn2++5S+4H+

②2Mn+6H++5H2C2O42Mn2++10CO2↑+8H2O

【實驗Ⅱ】 鐵的質量確定:

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)檢查“實驗Ⅰ”中裝置氣密性的方法是 。

(2)滴定終點的判斷方法是 。

(3)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 。

(4)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,細心的小明發(fā)現(xiàn)該KMnO4顏色褪去的速率較平常滴定時要快得多。為研究快的原因,甲同學繼續(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

 

(5)分析上述數(shù)據(jù),滴定過程中反應速率較快的一種可能原因是 。

 

Answer 1

(1)在試管C中加入少量水,關閉活塞,用手捂住硬質玻璃管A(或用酒精燈微熱),C中有氣泡產(chǎn)生,松開手(或撤去酒精燈),有水進入導氣管并形成一段水柱,證明氣密性良好

(2)當?shù)稳胱詈笠坏尾菟崛芤簳r,錐形瓶中溶液紫紅色立即變?yōu)闊o色,且半分鐘不變色

(3)驗證SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收

同意　B中溶液不褪色,即可證明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收

(4)Fe3S4

(5)生成的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】(4)第1次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××10=0.001 mol,與SO2反應的KMnO4的物質的量為:0.05 L×0.1 mol·L-1-0.001 mol=0.004 mol,n(SO2)=0.004 mol×2.5=0.01 mol,n(S)=0.01 mol×32 g·mol-1=0.32 g;0.6 g固體為Fe2O3,n(Fe)=×2 mol=0.007 5 mol,m(Fe)=0.007 5 mol×56 g·mol-1=0.42 g;==,所以該鐵硫簇結構的化學式為Fe3S4。(5)1、2對比,增加Mn2+,反應速率加快;1、3對比,溫度升高,反應速率加快。