Question

草酸亞鐵（FeC₂O₄•2H₂O）用作分析試劑及顯影劑和新型電池材料磷酸亞鐵鋰的生產(chǎn)。已知：CO能與氯化鈀（PdCl₂）溶液反應(yīng)生成黑色的鈀粉。回答下列問(wèn)題：

I．興趣小組對(duì)草酸亞鐵的分解產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探究。

（1）將氣體產(chǎn)物依次通過(guò)A、澄清石灰水，B、氯化鈀，觀察到A中澄清石灰水都變渾濁，B中出現(xiàn)黑色物質(zhì)生成，則上述現(xiàn)象說(shuō)明氣體產(chǎn)物中有                        。

（2）探究分解得到的固體產(chǎn)物中鐵元素的存在形式。     

①提出假設(shè)

假設(shè)1：________；  假設(shè)2：FeO； 假設(shè)3：FeO和Fe混合物

②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明假設(shè)3。

限選試劑：  1.0 mol•L^－1鹽酸、3% H₂O₂、0.1 mol•L^－1CuSO₄、20% KSCN、蒸餾水。

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1 ：向試管中加入少量固體產(chǎn)物，再加入足量_________________，充分振蕩	若溶液顏色明顯改變，且有_______生成，則證明有鐵單質(zhì)存在
步驟2： 將步驟1中得到的濁液過(guò)濾，并用蒸餾水洗滌至洗滌液無(wú)色
步驟3：取步驟2得到的少量固體與試管中， 滴加___________________________________ _______________________________________	__________________________________ ___________________________________

 

II．某草酸亞鐵樣品中含有少量草酸（為方便于計(jì)算，草酸亞鐵中草酸根和草酸分子均用C₂O₄^2－代替）。現(xiàn)用滴定法測(cè)定該樣品中FeC₂O₄的含量。滴定反應(yīng)分別是：5Fe²⁺+MnO₄^－+8H⁺=5Fe³⁺ +Mn²⁺+4H₂O、5C₂O₄^2－+2MnO₄^－+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O。

（3）實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)為：

①將準(zhǔn)確稱量的0.20g草酸亞鐵樣品置于250 mL錐形瓶?jī)?nèi)，加入適量2 mol/L的H₂SO₄溶液，使樣品溶解，加熱至70℃左右，立即用濃度為0.02000 mol/L的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，記錄數(shù)據(jù)。重復(fù)滴定2次。平均消耗V₁ mL。

②向上述滴定混合液中加入適量的Zn粉和過(guò)量的2 mol/L的H₂SO₄溶液，煮沸5～8min，用KSCN溶液在點(diǎn)滴板上檢驗(yàn)點(diǎn)滴液，直至溶液不立刻變紅。將濾液過(guò)濾至另一個(gè)錐形瓶中，繼續(xù)用0.02000 mol/L的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，記錄數(shù)據(jù)。重復(fù)滴定2次。平均消耗V₂ mL。

③若某小組的一次測(cè)定數(shù)據(jù)記錄如下： V₁= 18.90mL，V₂=6.20mL。根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算0.20g 樣品中：n（Fe²⁺）=       ； n（C₂O₄^2－）=     ；FeC₂O₄ 的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為               （精確到0.01%，F(xiàn)eC₂O₄的式量為144）

 

Answer 1

【答案】

（16分）I．（1）CO₂、CO (2分)    （2）① Fe (2分)  

②

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：硫酸銅溶液(1分)	暗紅色固體(1分)
步驟3：過(guò)量HCl，靜置，取上層清液，滴加適量H2O2，充分振蕩后滴加KSCN (2分)	若溶液呈血紅色，則證明有FeO (2分)

 

II．（3）n(Fe²⁺)=0.0006200mol    n(C₂O₄^2－)=0.0006350mol   FeC₂O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為44.64%(每空2分，共6分)

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)草酸亞鐵的組成及澄清石灰水變渾濁的現(xiàn)象推斷，氣體產(chǎn)物含有二氧化碳，根據(jù)已知信息及氯化鈀溶液中出現(xiàn)黑色物質(zhì)的現(xiàn)象推斷，氣體產(chǎn)物還有一氧化碳；（2）根據(jù)已知兩種假設(shè)推斷，假設(shè)1為Fe；根據(jù)金屬活動(dòng)順序表中鐵位于銅前面，單質(zhì)鐵與過(guò)量硫酸銅溶液能發(fā)生置換反應(yīng)，能夠析出紅色固體，且除去鐵單質(zhì)，防止鐵單質(zhì)對(duì)氧化亞鐵的檢驗(yàn)造成干擾，因此可以選擇稀硫酸銅溶液檢驗(yàn)固體產(chǎn)物是否含有單質(zhì)鐵；氧化亞鐵是堿性氧化物，不溶于硫酸銅溶液，根據(jù)堿性氧化物能溶于鹽酸，生成的亞鐵離子在酸性條件下易被雙氧水氧化為鐵離子，鐵離子遇KSCN溶液變紅，由此可以檢驗(yàn)固體產(chǎn)物中的氧化亞鐵；（3）由于步驟①②中先后發(fā)生的反應(yīng)分別為5Fe²⁺+5C₂O₄^2－+3MnO₄^－+24H⁺=5Fe³⁺+10CO₂↑+3Mn²⁺+12H₂O、2Fe³⁺ +Zn=2Fe²⁺ +Zn²⁺、5Fe²⁺ +MnO₄^－+8H⁺=5Fe³⁺ +Mn²⁺+4H₂O，其中鐵元素守恒，因此根據(jù)步驟②可以計(jì)算出被高錳酸鉀氧化的亞鐵離子的物質(zhì)的量，這也是樣品中亞鐵離子的物質(zhì)的量；先用c•V=n求高錳酸鉀或高錳酸根離子的物質(zhì)的量，則n(MnO₄^－)=0.02000mol/L×6.20×10^—3L；再由5Fe²⁺ +MnO₄^－+8H⁺=5Fe³⁺ +Mn²⁺+4H₂O中亞鐵離子與高錳酸根離子的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比求n(Fe²⁺)=0.02000mol/L×6.20×10^{—3L×5=6.200×10—4}mol，保留四位有效數(shù)字；由于步驟①反應(yīng)為5Fe²⁺+MnO₄^－+8H⁺=5Fe³⁺ +Mn²⁺+4H₂O、5C₂O₄^2－+2MnO₄^－+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，先用c•V=n求兩反應(yīng)中消耗高錳酸鉀或高錳酸根離子總的物質(zhì)的量，則n(MnO₄^－)=0.02000mol/L×18.90×10^—3L；再根據(jù)高錳酸根離子總的物質(zhì)的量—前反應(yīng)中消耗高錳酸根離子的物質(zhì)的量求后反應(yīng)消耗高錳酸根離子的物質(zhì)的量，即0.02000mol/L×18.90×10^{—3L—0.02000mol/L×6.20×10—3L=0.02000mol/L×12.70×10—3L}；接著根據(jù)5C₂O₄^2－+2MnO₄^－+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O中草酸根離子與高錳酸根離子的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比求n(C₂O₄^2－)= 0.02000mol/L×12.70×10^{—3L×5/2=6.350×10—4}mol，保留四位有效數(shù)字；然后根據(jù)鐵守恒關(guān)系式FeC₂O₄～Fe²⁺中草酸亞鐵與亞鐵離子的系數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比，求n(FeC₂O₄)= 6.200×10^—4mol，由于草酸亞鐵的式量為144，根據(jù)n•M=m求草酸亞鐵的質(zhì)量，即m(FeC₂O₄)= 6.200×10^—4mol×144g/mol= 8.928×10^—2g；最后，根據(jù)草酸亞鐵的質(zhì)量除以樣品的質(zhì)量求樣品中草酸亞鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即FeC₂O₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)= 8.928×10^{—2g /0.2g×100%=44.64%}，保留四位有效數(shù)字。

考點(diǎn)：考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，涉及氣體產(chǎn)物成分的推斷、提出固體產(chǎn)物成分的合理假設(shè)、設(shè)計(jì)方案檢驗(yàn)固體產(chǎn)物中的鐵和氧化亞鐵、氧化還原滴定原理、物質(zhì)的量濃度與物質(zhì)的量的計(jì)算、物質(zhì)的量在離子方程式計(jì)算中的應(yīng)用、樣品中草酸亞鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算等。