Question

【題目】利用鈦白工業的副產品FeSO4（含TiO2+、Al3+）可以生產電池級高純超微細草酸亞鐵。其工藝流程如下：

已知:

①過濾1得到的濾渣的主要成分是Al(OH)3、H2TiO3。

②5Fe2++ MnO4-+8H+=5Fe3+ +Mn2++4H2O

5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O

（1）沉淀過程的反應溫度為40℃，溫度不宜過高的原因除了控制沉淀的粒徑外，還有_____。

（2）沉淀反應的離子方程式是______________。

（3）實驗室測定高純超微細草酸亞鐵組成的步驟依次為：

步驟1：準確稱量一定量草酸亞鐵樣品，加入30 mL 2 mol·L-1的H2SO4溶解。

步驟2：用0.2000 mol·L-1標準KMnO4溶液滴定，消耗其體積31.60 mL。

步驟3：向滴定后的溶液中加入3g Zn粉和8 mL 2 mol·L-1的H2SO4溶液，將Fe3+還原為Fe2+。

步驟4：過濾，濾液用上述標準KMnO4溶液滴定，消耗溶液10.00 mL。

則樣品中C2O42-的物質的量為______。（寫出計算過程）

（4）將一定量高錳酸鉀溶液與酸化的草酸亞鐵溶液混合，測得反應液中Mn2+的濃度隨反應時間t的變化如下圖，其變化趨勢的原因可能為________。

Answer 1

【答案】 NH3H2O受熱易分解，揮發出NH3，Fe(OH)2受熱易分解 Fe2+ + 2NH3·H2O = Fe(OH)2↓+ 2NH4+ 0.0108 mol

由題意知氧化C2O42-和Fe2+共消耗0.2000 mol·L-1標準KMnO4溶液體積31.60 mL，步驟3、4標準KMnO4溶液只氧化Fe2+消耗KMnO4溶液體積10.00mL，所以C2O42-消耗KMnO4溶液體積為（31.60-10.00）=21.60mL，由5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O得5C2O42-～2MnO4-，所以C2O42-的物質的量為21.60×10-3×0.2000×5/2=0.0108mol 生成的Mn2+作催化劑，隨著Mn2+濃度增加，反應速率越來越快

【解析】本題考查化學工藝流程，（1）沉淀過程中加入NH3·H2O，NH3·H2O不穩定，受熱易分解，根據信息①，得出沉淀發生的反應是Fe2＋＋2NH3·H2O=Fe(OH)2↓＋2NH4＋，氫氧化亞鐵受熱易分解，因此溫度控制在40℃，目的是NH3H2O受熱易分解，揮發出NH3，Fe(OH)2受熱易分解；（2）根據上述分析，得出離子反應方程式為：Fe2+ + 2NH3·H2O = Fe(OH)2↓+ 2NH4+；（3）根據信息②，草酸亞鐵都能與高錳酸鉀溶液發生反應，步驟2：氧化C2O42-和Fe2+共消耗0.2000 mol·L-1標準KMnO4溶液體積31.60 mL，步驟3：發生Zn＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Zn2＋，步驟4：高錳酸鉀溶液只與Fe2＋發生氧化還原反應，此時消耗高錳酸鉀溶液的體積為10.00mL，即C2O42－消耗高錳酸鉀的體積為(31.60－10.00)mL=21.60mL，根據5C2O42－+2MnO4－+16H＋=10CO2↑+2Mn2＋+8H2O，C2O42-的物質的量為21.60×10-3×0.2000×5/2=0.0108mol；（4）可能原因是生成的Mn2+作催化劑，隨著Mn2+濃度增加，反應速率越來越快。