Question

【題目】草酸亞鐵晶體（）常用于曬制藍(lán)圖。某研究性學(xué)習(xí)小組對(duì)其進(jìn)行了系列探究。

I.純凈的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，小組成員采用如下裝置（可重復(fù)選用）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：

①E中盛裝堿石灰的儀器名稱為__________________。

②按照氣流從左到右的方向，上述裝置的接口順序?yàn)?/span>___________尾氣處理裝置。

③實(shí)驗(yàn)前先通入一段時(shí)間，其目的是________________________。

④實(shí)驗(yàn)證明氣體產(chǎn)物中含有，依據(jù)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_________________________________。

（2）受熱分解時(shí)，固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線如下圖所示，寫出加熱到400℃時(shí)，晶體受熱分解的化學(xué)方程式_________________________。

（3）曬制藍(lán)圖時(shí)，以溶液為顯色劑，寫出與溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式____________。

Ⅱ.草酸亞鐵晶體樣品純度的測(cè)定

（4）工業(yè)制得的草酸亞鐵晶體中常含有雜質(zhì)測(cè)定其純度的步驟如下：

步驟1：稱取草酸亞鐵晶體樣品溶于稀中，配成溶液；

步驟2：取上述溶液，用，標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)消耗標(biāo)準(zhǔn)液；

步驟3：向反應(yīng)后溶液中加入適量鋅粉充分反應(yīng)后加人適量稀，再用標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)液

①步驟2中滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為_______________，，步驟3中加入鋅粉的目的是__________________。

②草酸亞鐵晶體樣品的純度為_________________（寫出計(jì)算表達(dá)式）。

Answer 1

【答案】U形管 排出裝置中的空氣，防止加熱時(shí)爆炸 C處反應(yīng)管中的固體由黑變紅，其后的澄清石灰水變渾濁 （或） 當(dāng)加入最后1滴溶液時(shí)，溶液變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不恢復(fù)原色 將還原為

【解析】

Ⅰ由草酸亞鐵晶體的化學(xué)式推測(cè)，其隔絕空氣受熱分解時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生FeO，水以及碳的氧化物；可利用CO的還原性驗(yàn)證生成的碳的氧化物中含有CO，那么C裝置與其后放置的B裝置組合，即可起到驗(yàn)證CO生成的作用；由于CO屬于可燃?xì)怏w，為了避免可能發(fā)生的危險(xiǎn)，需要在加熱前通氮?dú)�，將裝置內(nèi)的空氣驅(qū)趕走；在考慮裝置的連接順序時(shí)，由于C裝置是在硬質(zhì)玻璃管中對(duì)固體進(jìn)行加熱，因此入口處務(wù)必要加干燥裝置，防止水蒸氣進(jìn)入C裝置導(dǎo)致其炸裂，這樣C裝置前方務(wù)必為E裝置；此外，為了驗(yàn)證分解產(chǎn)物也有CO2，需要在E的前方也放置一個(gè)B裝置。

Ⅱ由于工業(yè)制得的草酸亞鐵晶體中的雜質(zhì)為FeSO4，因此，是由草酸根的含量確定的草酸亞鐵產(chǎn)物的純度；為了確定草酸根的含量，題干設(shè)計(jì)了兩次滴定實(shí)驗(yàn)即分別為步驟2和步驟3；步驟2中，樣品溶液中的Fe2+和草酸根都被高錳酸鉀氧化，Fe2+被氧化為Fe3+仍留在溶液中，而草酸根則被氧化為CO2從溶液中消失；步驟3中，先用鋅粉將步驟2生成的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+，再用高錳酸鉀溶液將Fe2+又氧化為Fe3+；由于步驟2和3使用的高錳酸鉀溶液濃度相同，那么步驟2相比于步驟3多加的高錳酸鉀溶液則用于將草酸根氧化，再進(jìn)一步根據(jù)電子得失守恒即可確定草酸根的含量，草酸亞鐵產(chǎn)品的純度即可計(jì)算。

Ⅰ(1)①由E裝置的形狀可知，其名稱為U形管或U形干燥管；

②通過(guò)分析可知，C裝置前方務(wù)必加干燥裝置E，B裝置要與C裝置一同構(gòu)成驗(yàn)證CO產(chǎn)物生成的組合裝置，此外也需要在驗(yàn)證CO的生成的裝置前方安排驗(yàn)證CO2生成的B裝置；因此連接順序?yàn)?/span>a→g→f→b→c→h→i→d→e→b→c→尾氣處理裝置；

③通過(guò)分析可知，由于草酸亞鐵分解時(shí)會(huì)產(chǎn)生可燃?xì)怏wCO，因此加熱前需要用氮?dú)鈱⒀b置內(nèi)的空氣排盡，防止加熱時(shí)發(fā)生爆炸；

④通過(guò)分析可知，若有CO生成，則C裝置中的CuO會(huì)被還原為Cu單質(zhì)，即固體由黑色變?yōu)榧t色；B裝置則會(huì)因?yàn)?/span>C中產(chǎn)生的CO2而出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象；

(2)通過(guò)分析可知，草酸亞鐵晶體分解時(shí)會(huì)生成水，CO和CO2；結(jié)合固體質(zhì)量隨溫度變化的曲線，進(jìn)一步可知，草酸亞鐵晶體分解時(shí)先發(fā)生的是結(jié)晶水的脫除，隨后再發(fā)生草酸亞鐵的分解，因此加熱到400℃時(shí)發(fā)生的化學(xué)方程式為：或；

(3)草酸亞鐵中的Fe為+2價(jià)，可以與鐵氰化鉀反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，相應(yīng)的化學(xué)方程式為：；

Ⅱ(4)①通過(guò)分析可知，步驟2發(fā)生的是高錳酸鉀將Fe2+和草酸根氧化的反應(yīng)；步驟2滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為：加入最后一滴高錳酸鉀溶液后，溶液變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不變化；步驟3中加入鋅粉是為了將步驟2中生成的Fe3+還原為Fe2+；

②通過(guò)分析可知，mg草酸亞鐵晶體樣品配制成250mL溶液后，25mL這種溶液中含有的草酸根可以消耗的高錳酸鉀溶液的物質(zhì)的量為：；那么，結(jié)合電子得失守恒可知，mg樣品中含有的草酸根的物質(zhì)的量為：；草酸亞鐵晶體的摩爾質(zhì)量為180g/mol；所以樣品的純度為：。