草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)呈淡黃色。某課題組為探究草酸業(yè)鐵晶體的化學性質, 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 (填“氧化性”、“還原性”或“堿性”)。若反應中消耗1 mol FeC2O4·2H2O,則參加反應的KMnO4為 mol。
(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。課題組根據課本上所介紹的鐵的氧化物的性質,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:
假設三:
(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】請你完成下表中內容。
實驗步驟(不要求寫出具體操作過程) |
預期實驗現象和結論 |
取少量黑色固體,
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【定量研究】課題組在文獻中查閱到,FeC2O4·2H2O受熱分解時,固體質量隨溫度變化的曲線如下圖所示,寫出加熱到400℃時,FeC2O4·2H2O晶體受熱分解的化學方程式為: 。
根據圖象,如有1.0 g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱,最終殘留黑色固體的質量大于0.4 g。某同學由此得出結論:假設一不成立。你是否同意該同學的結論,并簡述理由:
(共1 5分)
(1)還原性(1分) 0.6(2分)
(2)假設二:全部是Fe3O4(1分) 假設三:是FeO和Fe3O4的混合物(1分)
(3)【定性研究】(每空2分)
實驗步驟: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】
FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O(或FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑,3分)
不同意(1分),實驗未在密閉容器中進行,FeO會被空氣中的氧氣進一步氧化,生成鐵的其他氧化物(2分)
【解析】
試題分析:
(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:根據得失電子數相等的原則,反應中FeC2O4·2H2O與KMnO4的物質的量之比為5:3。因此,若反應中消耗1 mol FeC2O4·2H2O,則參加反應的KMnO4為3/5 mol。
(2)鐵的氧化物中,呈黑色的有FeO和Fe3O4。
(3)【定性研究】FeO與鹽酸或硫酸反應生成Fe2+,Fe2+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。據此即可設計方案進行驗證。
【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)。400℃時固體質量減少,應該是FeC2O4發(fā)生分解,牛成鐵的氧化物(即B點對應物質)。根據圖象可知1.0 g晶體分解生成的鐵的氧化物的質量為0.4 g。設此鐵的氧化物的化學式為FeaOb,根據Fe守恒可知0.4 g此氧化物中鐵元素的質量為1.0 g×,氧元素的質量為(0.4g—1.0 g×
)g,故a:b=(1.0 g×
):(0.4g—1.0 g×
),解得a:b=1:1,即晶體分解所得鐵的氧化物為FeO。至此不難寫出草酸亞鐵晶體分解的化學方程式為:FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O(或FeC2O4FeO+CO↑+CO2↑)。此后,殘留固體的質量逐漸增大,顯然是被空氣中的氧氣所氧化,生成了鐵的其他氧化物。由于坩堝是敞口容器,FeO會被空氣中的氧氣進一步氧化生成鐵的其他氧化物,根據圖象可知固體質量肯定會大于4.0 g。
考點:本題以探究實驗為基礎,考查了氧化還原反應、探究基本方法、物質的檢驗、化學計算等相關知識。
科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解
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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解
c[Cu(NH3
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c(Cu2+)?c4(NH3) |
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科目:高中化學 來源: 題型:
陰離子 | SO42-、NO3-、Cl- |
陽離子 | Fe3+、Fe2+、NH4+、Cu2+、Al3+ |
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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解
實驗步驟(不要求具體的操作過程) | 預期實驗現象和結論 |
取少量黑色固體, |
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科目:高中化學 來源: 題型:
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