Question

8．硫酸高鈰[Ce（SO₄）₂]是一種常用的強氧化劑．
（1）將Ce（SO₄）₂•4H₂O（摩爾質(zhì)量為404g/mol）在空氣中加熱，樣品的固體殘留率（$\frac{固體樣品的剩余質(zhì)量}{固體樣品的起始質(zhì)量}$×100%）隨溫度的變化如圖所示．
當固體殘留率為70.3%時，所得固體可能為B（填字母）
A．Ce（SO₄）₂     B．Ce₂（SO₄）₃     C．CeOSO₄
（2）將一定質(zhì)量的Ce（SO₄）₂•4H₂O溶于50mL質(zhì)量分數(shù)為60%、密度為1.47g/cm³的硫酸中，再用水定容至l000mL，所得溶液中c（H⁺）=0.9mol/L
（3）利用Ce（SO₄）₂標準溶液測定FeC₂O₄•2H₂O（摩爾質(zhì)量為180g/mol）和Fe（C₂O₄）₃•4H₂O（摩爾質(zhì)量為448g/mol）固體混合物中FeC₂O₄•2H₂O含量的方法如下：
步驟l：稱量1.1240g固體混合物，溶于硫酸，向溶液中加入100.00mL 0.2000mol/L的Ce（SO₄）₂溶液．物質(zhì)轉(zhuǎn)化關系如下：
步驟2：將反應后的溶液加水稀釋并定容至250.00mL，取25.00mL于錐形瓶中，滴加指示劑，用0.01000mol/LFeSO₄標準溶液滴定過量的Ce⁴⁺，終點時消耗FeSO₄標準溶液20.00mL．
計算固體混合物中FeC₂O₄•2H₂O的質(zhì)量分數(shù)，寫出計算過程．

Answer 1

分析 （1）結(jié)合化學式和固體殘留率計算方法金屬分析；
（2）質(zhì)量分數(shù)為60%、密度為1.47g/cm³的硫酸中溶質(zhì)硫酸物質(zhì)的量濃度c=$\frac{1000×ρ×w%}{M}$，得到氫離子濃度，用水定容至l000mL是稀釋20倍，計算得到氫離子濃度；
（3）稱量1.1240g固體混合物，溶于硫酸，向溶液中加入100.00mL 0.2000mol/L的Ce（SO₄）₂溶液．發(fā)生反應為Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，H₂C₂O₄+2Ce⁴⁺=2Ce³⁺+2CO₂↑+2H⁺，將反應后的溶液加水稀釋并定容至250.00mL，取25.00mL于錐形瓶中，滴加指示劑，用0.01000mol/LFeSO₄標準溶液滴定過量的Ce⁴⁺，終點時消耗FeSO₄標準溶液20.00mL，與亞鐵離子和草酸反應的Ce⁴⁺離子物質(zhì)的量=0.100.00L×0.2000mol/L=0.02mol，Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，250.00mL溶液中剩余Ce⁴⁺離子物質(zhì)的量=0.01000mol/L×0.02000L×$\frac{250}{25}$=0.002mol，設固體混合物中FeC₂O₄•2H₂O物質(zhì)的量為x，F(xiàn)e（C₂O₄）₃•4H₂O物質(zhì)的量為y，結(jié)合質(zhì)量關系和消耗Ce⁴⁺物質(zhì)的量列式計算．

解答 解：（1）將Ce（SO₄）₂•4H₂O（摩爾質(zhì)量為404g/mol）在空氣中加熱分解，
A．若為Ce（SO₄）₂  固體殘留率=$\frac{332}{404}$×100%=782.2%，
  B．若為Ce₂（SO₄）₃  原子守恒計算固體殘留率=$\frac{568}{404×2}$×100%=70.3，
   C．若為CeOSO₄ ，固體殘留率=$\frac{252}{404}$×100%=62.4%，
所以當固體殘留率為70.3%時，所得固體可能為Ce₂（SO₄）₃，選B，
故答案為：B；
（2）質(zhì)量分數(shù)為60%、密度為1.47g/cm³的硫酸中溶質(zhì)硫酸物質(zhì)的量濃度c=$\frac{1000×ρ×w%}{M}$=$\frac{1000ml/L×1.47g/c{m}^{3}×60%}{98g/mol}$=9mol/L，氫離子濃度為18mol/L，50ml溶液稀釋為1000ml，用水定容至l000mL是稀釋20倍，氫離子濃度=$\frac{18mol/L}{20}$=0.9mol/L，
故答案為：0.9；
（3）稱量1.1240g固體混合物，溶于硫酸，向溶液中加入100.00mL 0.2000mol/L的Ce（SO₄）₂溶液．發(fā)生反應為Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，H₂C₂O₄+2Ce⁴⁺=2Ce³⁺+2CO₂↑+2H⁺，將反應后的溶液加水稀釋并定容至250.00mL，取25.00mL于錐形瓶中，滴加指示劑，用0.01000mol/LFeSO₄標準溶液滴定過量的Ce⁴⁺，終點時消耗FeSO₄標準溶液20.00mL，與亞鐵離子和草酸反應的Ce⁴⁺離子物質(zhì)的量=0.100.00L×0.2000mol/L=0.02mol，Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，250.00mL溶液中剩余Ce⁴⁺離子物質(zhì)的量=0.01000mol/L×0.02000L×$\frac{250}{25}$=0.002mol，設固體混合物中FeC₂O₄•2H₂O物質(zhì)的量為x，F(xiàn)e（C₂O₄）₃•4H₂O物質(zhì)的量為y，得到
Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，H₂C₂O₄+2Ce⁴⁺=2Ce³⁺+2CO₂↑+2H⁺，
x         x                        x+3y     2（x+3y）
180x+448y=1.124
x+2（x+3y）=0.02-0.002=0.018
x=0.0005mol
y=0.0005mol
固體混合物中FeC₂O₄•2H₂O的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{0.0005mol×180g/mol}{1.124g}$×100%=80.07%，

點評 本題考查了物質(zhì)組成的實驗探究、物質(zhì)性質(zhì)和物質(zhì)反應的定量關系的分析判斷，主要是滴定實驗過程的理解應用，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．