Question

8．2015年2月16日李克強(qiáng)總理到東北調(diào)研經(jīng)濟(jì)情況，重點(diǎn)走訪了鋼鐵廠，鼓勵(lì)鋼鐵廠提高鋼鐵質(zhì)量和產(chǎn)量，鐵及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛．
（1）利用Fe ²⁺、Fe³⁺的催化作用，常溫下可將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)SO₂的治理．已知含SO₂的廢氣通入含F(xiàn)e²⁺、Fe ³⁺的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（2）草酸亞鐵為黃色固體，作為一種化工原料，可廣泛用于涂料、染料、陶瓷、玻璃器皿等的著色劑以及新型電池材料、感光材料的生產(chǎn)．合成草酸亞鐵的流程如圖1：

①配制（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液時(shí)，需加入少量稀硫酸，目的是抑制Fe²⁺和NH₄⁺離子水解．
②得到的草酸亞鐵沉淀需充分洗滌，洗滌操作的具體方法為沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次，檢驗(yàn)是否洗滌干凈的方法是取最后一次洗滌液，加入BaCl₂溶液，如出現(xiàn)白色沉淀，說(shuō)明沉淀沒(méi)有洗滌干凈，否則，沉淀已洗滌干凈．
（3）將制得的產(chǎn)品（FeC₂O₄•2H₂O）在氬氣氣氛中進(jìn)行加熱分解，結(jié)果如圖2（TG%表示殘留固體質(zhì)量占原樣品總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)）．
①則A→B發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
②已知 B→C過(guò)程中有等物質(zhì)的量的兩種氣態(tài)氧化物生成，寫(xiě)出B→C的化學(xué)方程式FeC₂O₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑；
（4）某草酸亞鐵樣品中含有少量草酸銨．為了測(cè)定不純產(chǎn)品中草酸根的含量，某同學(xué)做了如下分析實(shí)驗(yàn)：
Ⅰ．準(zhǔn)確稱(chēng)量m g 樣品，溶于少量2mol/L 硫酸中并用 100mL 容量瓶定容．
Ⅱ．取上述溶液20mL，用cmol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，溶液變?yōu)榈�紫色，消耗高錳酸鉀溶液的體積為V₁mL．
Ⅲ．向上述溶液中加入足量 Zn 粉，使溶液中的 Fe³⁺恰好全部還原為 Fe²⁺．
Ⅳ．過(guò)濾，洗滌剩余的鋅粉和錐形瓶，洗滌液并入濾液
Ⅴ．用c mol/L KMnO₄溶液滴定該濾液至溶液出現(xiàn)淡紫色，消耗KMnO₄溶液的體積V₂ mL．
已知：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O
MnO₄^-+8H⁺+5Fe²⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
回答下列問(wèn)題：
①若省略步驟Ⅳ，則測(cè)定的草酸根離子含量偏大（填偏大、偏小或不變）．
②mg樣品中草酸根離子的物質(zhì)的量為c（V₁-V₂）×10^-3×$\frac{25}{2}$mol（用 c，V₁，V₂的式子表示，不必化簡(jiǎn)）．

Answer 1

分析 （1）SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-該過(guò)程為氧氣氧化二價(jià)鐵離子到三價(jià)鐵離子，然后用三價(jià)鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子；
（2）①溶液中亞鐵離子和銨根離子水解，加入少量硫酸，抑制Fe²⁺和NH₄⁺離子水解；
②洗滌操作的具體方法為：沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次；取最后一次洗滌液，檢查是否含有硫酸根離子進(jìn)行判斷是否洗滌干凈；
（3）①B點(diǎn)殘留固體質(zhì)量占原樣品總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)位80%，損失20%，F(xiàn)eC₂O₄.2H₂O中結(jié)晶水的質(zhì)量為$\frac{36}{180}$×100%=20%，故A→B發(fā)生反應(yīng)是FeC₂O₄.2H₂O加熱失去結(jié)晶水；
②由圖可知加熱生成C時(shí)，分解完全，假定草酸亞鐵晶體為180g，其物質(zhì)的量為1mol，則C固體的質(zhì)量為180g×40%=72g，鐵元素質(zhì)量為1mol×56g/mol=56，故應(yīng)含有氧元素為72g-56g=16g，即鐵原子與氧原子物質(zhì)的量之比為1：1，應(yīng)為FeO，B點(diǎn)到C點(diǎn)是FeC₂O₄分解的反應(yīng)；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，先用cmol/L高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定樣品溶液，因?yàn)椴菟岣�和亞鐵離子都能被高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液氧化，所以第一次消耗高錳酸鉀溶液的體積為V₁mL為氧化草酸根和亞鐵離子共同消耗，然后加入足量 Zn 粉，使溶液中的 Fe³⁺恰好全部還原為 Fe²⁺，再用c mol/L KMnO₄溶液滴定該濾液至溶液出現(xiàn)淡紫色，消耗KMnO₄溶液的體積V₂ mL即氧化二價(jià)鐵單獨(dú)消耗的，所以氧化草酸根消耗高錳酸鉀溶液的體積為（V₁-V₂ ）mL，據(jù)此分析．

解答 解：（1）常溫下將SO₂轉(zhuǎn)化為SO₄^2-而實(shí)現(xiàn)SO₂的處理．含SO₂的廢氣通入含F(xiàn)e²⁺、Fe³⁺的溶液時(shí)其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為：4Fe²⁺+O₂+4H⁺═4Fe³⁺+2H₂O，則另一反應(yīng)的離子方程式為三價(jià)鐵離子氧化二氧化硫到硫酸根離子，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂0=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：2Fe³⁺+SO₂+2H₂O=2Fe²⁺+SO₄^2-+4H⁺；
（2）①溶液中亞鐵離子和銨根離子水都是弱堿陽(yáng)離子，水解顯酸性，加入少量硫酸，抑制Fe²⁺和NH₄⁺離子水解，故答案為：抑制Fe²⁺和NH₄⁺離子水解；
②洗滌操作的具體方法為：沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次；檢驗(yàn)是否洗滌干凈的方法是取少量最后一次的洗滌濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的 BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈；
故答案為：沿玻璃棒往漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2-3次；取少量最后一次的洗滌濾液于試管中，向其中滴加鹽酸酸化的 BaCl₂溶液，若無(wú)白色沉淀產(chǎn)生，則表明已洗滌干凈；
（3）①由圖可知，加熱生成B時(shí)剩余固體為80%，損失20%，F(xiàn)eC₂O₄.2H₂O中結(jié)晶水的質(zhì)量為$\frac{36}{180}$×100%=20%，故A→B發(fā)生反應(yīng)是FeC₂O₄•2H₂O加熱失去結(jié)晶水，反應(yīng)方程式為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O；
故答案為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O；
②由圖可知B加熱生成C時(shí)，分解完全，假定草酸亞鐵晶體為180g，其物質(zhì)的量為1mol，則C固體的質(zhì)量為180g×40%=72g，鐵元素質(zhì)量為1mol×56g/mol=56，故應(yīng)含有氧元素為72g-56g=16g，氧原子物質(zhì)的量為1mol，即鐵原子與氧原子物質(zhì)的量之比為1：1，應(yīng)為FeO，依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒分析計(jì)算，碳元素化合價(jià)從+3價(jià)變化為+2價(jià)和+3價(jià)，生成一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w，原子守恒配平寫(xiě)出化學(xué)方程式；FeC₂O₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑；故答案為：FeC₂O₄ $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑↑；
（4）①根據(jù)以上分析，若省略步驟Ⅳ，則使二價(jià)鐵離子偏少，所以消耗高錳酸鉀溶液的體積也V₂ 偏小，則氧化草酸根消耗高錳酸鉀溶液的體積為（V₁-V₂ ）mL偏大，所以測(cè)定的草酸根離子含量也偏大，故答案為：偏大；
②根據(jù)以上分析，氧化草酸根消耗高錳酸鉀溶液的體積為（V₁-V₂ ）mL，又2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═2Mn²⁺+10CO₂+8H₂O，所以mg樣品中草酸根離子的物質(zhì)的量為c（V₁-V₂）×10^-3×$\frac{5}{2}$×$\frac{100ml}{20ml}$=c（V₁-V₂）×10^-3×$\frac{25}{2}$mol，故答案為：c（V₁-V₂）×10^-3×$\frac{25}{2}$mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及到方程式的書(shū)寫(xiě)、實(shí)驗(yàn)基本操作、滴定等計(jì)算，注意基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的積累，把握實(shí)驗(yàn)步驟、原理和注意事項(xiàng)等問(wèn)題，題目難度中等．