Question

【題目】目前流行的關(guān)于生命起源假設(shè)的理論認(rèn)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(jié)構(gòu)，如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等，這些鐵硫簇結(jié)構(gòu)參與了生命起源的相關(guān)反應(yīng)。某化學(xué)興趣小組在研究某鐵硫簇結(jié)構(gòu)的組成時(shí)，設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)Ⅰ：確定硫的質(zhì)量：

按圖連接裝置，檢查好裝置的氣密性后，在硬質(zhì)玻璃管A中放入1.0g鐵硫簇結(jié)構(gòu)(含有部分不反應(yīng)的雜質(zhì))，在試管B中加入50mL0.100mol·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(zhuǎn)變?yōu)榧t棕色。待固體完全轉(zhuǎn)化后，將B中溶液轉(zhuǎn)移至250mL 容量瓶，洗滌試管B后定容。取25.00mL該溶液用0.01mol·L-1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的KMnO4。記錄數(shù)據(jù)如下：

滴定次數(shù)	待測(cè)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(guān)反應(yīng)：①2MnO4-＋2H2O＋5SO2=2Mn2＋＋5SO42-＋4H＋

②2MnO4-＋6H＋＋5H2C2O4=2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O

實(shí)驗(yàn)Ⅱ：確定鐵的質(zhì)量：

將實(shí)驗(yàn)Ⅰ硬質(zhì)玻璃管A中的殘留固體加入稀鹽酸中，充分?jǐn)嚢韬筮^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0.6g固體 。

試回答下列問題：

（1）判斷滴定終點(diǎn)的方法是__。

（2）試管C中品紅溶液的作用是__。有同學(xué)提出，撤去C裝置對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響，你的看法是__(選填“同意”或“不同意”)，理由是__。

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ中的數(shù)據(jù)可確定該鐵硫簇結(jié)構(gòu)的化學(xué)式為__。

Answer 1

【答案】當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏尾菟崛芤簳r(shí)，錐形瓶中溶液由淺紅色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變化 驗(yàn)證SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收 同意 當(dāng)B中溶液顏色不變化，即可證明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收 Fe3S4

【解析】

由題中信息可知，該實(shí)驗(yàn)分為兩個(gè)部分，首先，硬質(zhì)玻璃管A中1.0g鐵硫簇結(jié)構(gòu)，在空氣中加熱，固體中的鐵硫簇結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t棕色的氧化鐵紅和二氧化硫，試管B中50mL0.100mol·L－1的酸性KMnO4溶液吸收反應(yīng)生成的二氧化硫，再用0.01mol·L-1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的KMnO4，從而測(cè)定硫元素的質(zhì)量；然后，將硬質(zhì)玻璃管A中的殘留固體用稀鹽酸溶解，后再與足量的NaOH溶液反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀，沉淀經(jīng)充分灼燒得0.6g氧化鐵紅，可以求出鐵元素的質(zhì)量。

(1)高錳酸鉀溶液顯色淺紫色，與草酸溶液反應(yīng)后，自身被還原為Mn2＋，溶液近乎無色，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏尾菟崛芤簳r(shí)，錐形瓶中溶液由淺紅色變?yōu)闊o色，且半分鐘內(nèi)不變化，滴定達(dá)到終點(diǎn)；

(2)SO2可使品紅溶液褪色，試管中C的作用是驗(yàn)證SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收；如果撤去C裝置，B中顏色不再發(fā)生變化時(shí)同樣也可以證明二氧化硫被完全吸收；

(3)第1次滴定時(shí)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(yīng)的KMnO4的物質(zhì)的量為0.01 mol·L－1×0.025 L×＝0.0001mol，與SO2反應(yīng)的KMnO4的物質(zhì)的量＝0.05L×0.100 ol·L－1－10×0.0001mol＝0.004 mol，n(SO2)＝0.004mol×＝0.01 mol，n(S)＝0.01mol；0.6 g固體為Fe2O3，n(Fe)＝×2 mol＝0.007 5 mol，，所以該鐵硫簇結(jié)構(gòu)的化學(xué)式為Fe3S4。