Question

【題目】草酸亞鐵晶體（FeC2O4·2H2O，相對分子質(zhì)量為180）呈淡黃色，可用作照相顯影劑。某實(shí)驗(yàn)小組對其進(jìn)行了一系列探究。

I.純凈草酸亞鐵晶體熱分解產(chǎn)物的探究。

（1）氣體產(chǎn)物成分的探究。小組成員采用如圖裝置（可重復(fù)選用）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

①裝置D的名稱為____。

②按照氣流從左到右的方向，上述裝置的連接順序?yàn)?/span>____→尾氣處理裝置（填圖中各儀器接口的字母編號）。

③實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間N2，其目的為____。

④實(shí)驗(yàn)證明了氣體產(chǎn)物中含有CO，依據(jù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_____。

（2）固體產(chǎn)物成分的探究。充分反應(yīng)后，A處反應(yīng)管中殘留黑色固體。小組成員設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明了其成分只有FeO，其實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象為：___。

（3）依據(jù)（1）和（2）結(jié)論，可知A處反應(yīng)管中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：___。

Ⅱ.草酸亞鐵晶體樣品純度的測定

工業(yè)制得的草酸亞鐵晶體中常含有FeSO4雜質(zhì)，測定其純度的步驟如下（雜質(zhì)不參與反應(yīng)）：

步驟1：稱取2g草酸亞鐵晶體樣品并溶于稀H2SO4中，配成250mL溶液。

步驟2：取上述溶液25.00mL，向其中加入0.01mol·L1KMnO4溶液，恰好完全反應(yīng)時(shí)消耗 KMnO4溶液30mL。

[已知：FeC2O4+KMnO4+H2SO4→Fe2(SO4)3+CO2↑+MnSO4+K2SO4+H2O（未配平）]

（4）草酸亞鐵晶體樣品的純度為____；若步驟1配制溶液時(shí)部分Fe2+被氧化，則測定結(jié)果將____（填“偏高”、“偏低”或“不變”）。

Answer 1

【答案】（球形）干燥管 agfbchi（或ih）de（或ed）bc 排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸 C處反應(yīng)管中固體由黑變紅，其后的澄清石灰水變渾濁 取固體少許溶于稀硫酸，無氣體生成說明無鐵存在，只有氧化亞鐵（其他答案合理即可） FeC2O42H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O 45% 偏低

【解析】

Ⅰ氣體產(chǎn)物成分的探究，草酸亞鐵晶體在裝置A中加熱分解，生成的氣體通過裝置D中硫酸銅檢驗(yàn)水蒸氣的存在，通過裝置B中澄清石灰水檢驗(yàn)CO2的生成，通過裝置E干燥氣體后通入裝置C中和氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，再通過B裝置檢驗(yàn)生成的二氧化碳?xì)怏w，用于檢驗(yàn)CO，最后尾氣處理。

Ⅱ

I (1)①裝置D的名稱為：（球形）干燥管；

②氣體產(chǎn)物成分的探究，草酸亞鐵晶體在裝置A中加熱分解，生成的氣體通過裝置D中硫酸銅檢驗(yàn)水蒸氣的存在，通過裝置B中澄清石灰水檢驗(yàn)CO2的生成，通過裝置E干燥氣體后通入裝置C中和氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，再通過B裝置檢驗(yàn)生成的二氧化碳?xì)怏w，用于檢驗(yàn)CO。按照氣流從左到右的方向，上述裝置的連接順序?yàn)椋?/span>agfbchi（或ih）de（或ed）bc，最后連接尾氣處理裝置；

③草酸亞鐵分解氣體中有CO，與O2混合加熱會爆炸，實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間N2，其目的為：排盡裝置中的空氣，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；

④實(shí)驗(yàn)證明了氣體產(chǎn)物中含有CO，CuO會轉(zhuǎn)化為Cu，并有CO2生成，隨后的澄清石灰水會變渾濁，依據(jù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：C處反應(yīng)管中固體由黑變紅，其后的澄清石灰水變渾濁；

(2)充分反應(yīng)后，A處反應(yīng)管中殘留黑色固體。黑色固體可能為Fe或FeO，小組成員設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明了其成分只有FeO的方法：取固體少許溶于稀硫酸，無氣體生成說明無鐵存在，只有氧化亞鐵；

(3)依據(jù)(1)和(2)結(jié)論，可知A處反應(yīng)管中發(fā)生反應(yīng)是草酸亞鐵晶體分解生成氧化亞鐵、一氧化碳、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeC2O4·2H2O FeO+CO↑+CO2↑+2H2O；

Ⅱ(4)雜質(zhì)不參與反應(yīng)，根據(jù)FeC2O4+KMnO4+H2SO4→Fe2(SO4)3+CO2↑+MnSO4+K2SO4+H2O（未配平），Fe的化合價(jià)從＋2升高到＋3，C2O42－中C的化合價(jià)為＋3，化合價(jià)升高到＋4，則總共升高3價(jià)，KMnO4中Mn的化合價(jià)從＋7降低到＋2，降低5價(jià)，化合價(jià)升降守恒，則可以關(guān)系式5FeC2O4～3KMnO4；設(shè)配成的草酸亞鐵溶液的濃度c，有， 3×c(FeC2O4)×25mL=5×0.01mol/L×30mL，求得c(FeC2O4)=0.02mol/L。樣品中FeC2O4的物質(zhì)的量n=0.02mol/L×0.25L=5×10－3mol，樣品質(zhì)量m=nM=5×10－3mol×180g·mol－1=0.9g，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=45%；

若步驟1配制溶液時(shí)部分Fe2+被氧化，則消耗的KMnO4偏小，則樣品質(zhì)量偏小，測定結(jié)果偏低。