Question

【題目】某草酸亞鐵水合物A可用于制作照相顯影劑、制藥等。下面是對該化合物的制備及分析的實驗方案。

請回答下列問題。

(1)硫酸亞鐵的制備及收集純凈的氫氣：將2.00g鐵粉（含少量FeS及其他難溶性雜質）放入150mL錐形瓶中，加入25mL 3 mol/L H2SO4,水浴加熱。反應完畢趁熱過濾，反應裝置如下圖所示（每個裝置限用一次）。

①使用以上裝置完成實驗，指出裝置連接順序：a______________。

②反應完畢后趁熱過濾的目的是________________________。

(2)草酸亞鐵水合物A的制備：將濾液轉移至事先已盛有50 mL 1 mol/L H2C2O4溶液的250mL燒杯中，攪拌下加熱至沸騰，一段時間后得到淡黃色沉淀（其主要成分為A)。

①已知A中鐵的質量分數為31%,其化學式為____________。

②3.6g A 在無氧條件下加熱，最終得到1.44g 固體化合物，試寫出該過程中發生反應的化學方程式：___________________________。

③若對實驗方案中的硫酸加入量略作調整，可以得到更高產率的A,試用化學平衡的相關知識分析，并指出該調整是增加還是減少硫酸的量：________。

(3)草酸亞鐵水合物A純度的測定：稱取mg產物于100mL燒杯中，用2 mol/L H2SO4溶解，轉移至250 mL容量瓶中并用2 mol/L H2SO4定容。移取25.00mL溶液至 250 mL 錐形瓶中，微熱后用濃度為c mol/L的標準高錳酸鉀溶液滴定，平行測定三次，平均消耗滴定劑VmL(假設雜質不參與滴定反應）。

①寫出滴定過程中發生反應的離子方程式：___________________________ ；

②列出表示產物中A的純度的計算式：_______________________。

Answer 1

【答案】edcbgfh 防止硫酸亞鐵晶體析出 FeC2O42H2O FeC2O42H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O 減少，經粗略計算得知第一步用于溶解Fe的硫酸是遠遠過量的，草酸是弱酸，H+濃度增大，C2O42-濃度減少，不利于草酸亞鐵沉淀生成，故減少硫酸的量 5FeC2O4+3MnO4-+24H+=5Fe3++10CO2↑+3Mn2++12H2O [(5cV10-3×250.0×180)/(3×25.00×m)]×100%

【解析】

（1）①產生的H2中含有H2S和水蒸氣，從a中出來的氣體依次通過NaOH溶液除去H2S，CuSO4溶液檢驗H2S是否除盡，濃硫酸除去水蒸氣，最后用真空球囊收集純凈的H2，故裝置連接順序：aedcbgfh；

②反應完畢后，除去未反應的固體，同時又防止硫酸亞鐵晶體析出，故采用趁熱過濾的方式；

（2）①令草酸亞鐵水合物A的化學式為FeC2O4xH2O， ，解得x=2，A的化學式為FeC2O42H2O；

②，n(Fe)=0.02mol，m(Fe)=0.02mol×56g/mol=1.12g，最終得到1.44g 固體化合物，，因此所得固體是FeO，根據氧化還原反應中得失電子守恒，該過程中發生反應的化學方程式：FeC2O42H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O；

③25mL 3 mol/L H2SO4的物質的量為0.075mol，2.00g鐵粉的物質的量為0.036mol，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，所以第一步用于溶解Fe的硫酸是過量的，草酸是弱酸，H+濃度增大，C2O42-濃度減少，不利于草酸亞鐵沉淀生成，故應減少硫酸的量；

（3）①草酸亞鐵難溶，在書寫離子方程式時應寫成分子式，故滴定過程中發生反應的離子方程式為5FeC2O4+3MnO4-+24H+=5Fe3++10CO2↑+3Mn2++12H2O；

②5FeC2O4+3MnO4-+24H+=5Fe3++10CO2↑+3Mn2++12H2O，反應物、生成物變化的物質的量之比等于化學計量數之比，即n(FeC2O4)：n(KMnO4)=5：3，n(FeC2O4)= ，從250 mL容量瓶中移取25.00mL溶液，所以產物中FeC2O42H2O的純度為 。