Question

資料：（1）草酸亞鐵晶體(FeC₂O₄·2H₂O)呈淡黃色；（2）KMnO₄在酸性條件的還原產(chǎn)物為Mn²⁺。某課題組為探究草酸亞鐵晶體的化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)探究。

（1）向盛有草酸亞鐵晶體的試管中滴入幾滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振蕩，發(fā)現(xiàn)溶液顏色逐漸變?yōu)樽攸S色，并檢測(cè)到CO₂生成。這說(shuō)明草酸亞鐵晶體具有          （填“氧化性”、“還原性”或“堿性”）。若反應(yīng)中消耗1 mol FeC₂O₄·2H₂O，則參加反應(yīng)的KMnO₄為       ______mol。

（2）資料表明：在密閉容器中加熱到一定溫度時(shí)，草酸亞鐵晶體可完全分解，生成幾種氧化物，殘留物為黑色固體。課題組根據(jù)課本上所介紹的鐵的氧化物的性質(zhì)，對(duì)黑色固體的組成提出如下假設(shè)，請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三：

假設(shè)一：全部是FeO；假設(shè)二：               ；假設(shè)三：              

（3）為驗(yàn)證上述假設(shè)一是否成立，課題組進(jìn)行如下研究。

【定性研究】請(qǐng)你完成下表中內(nèi)容。

實(shí)驗(yàn)步驟（不要求具體的操作過(guò)程）	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論
取少量黑色固體，

 

【定量研究】課題組在文獻(xiàn)中查閱到，F(xiàn)eC₂O₄·2H₂O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)，F(xiàn)eC₂O₄·2H₂O晶體受熱分解的化學(xué)方程式為：    　　 　　　　 。

根據(jù)圖象，如有1．0 g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱，最終殘留黑色固體的質(zhì)量大于0．4 g。某同學(xué)由此得出結(jié)論：假設(shè)一不成立。你是否同意該同學(xué)的結(jié)論        （填“同意”或“不同意”），并簡(jiǎn)述理由   　　　　　　　　  。

 

Answer 1

【答案】

（共15分）

（1）還原性（1分），0.6（2分）

（2）假設(shè)二：全部是四氧化三鐵（2分）；假設(shè)三：氧化亞鐵和四氧化三鐵的混合物（2分）

（3）[定性研究]　實(shí)驗(yàn)步聚：取少量黑色固體，加入適量的稀鹽酸（或稀硫酸）溶解（1分），在溶液中加入KSCN溶液（1分）。現(xiàn)象與結(jié)論：若溶液不變紅，則假設(shè)一成立（1分），若溶液變紅，則假設(shè)一不成立（1分）。

[定量研究]FeC₂O₄.2H₂OFeO＋CO＋CO₂＋2H₂O（2分，或FeC₂O₄ FeO＋CO＋CO₂）

不同意（1分），實(shí)驗(yàn)未在密閉容器中進(jìn)行，F(xiàn)eO會(huì)被空氣進(jìn)一步氧化，生成鐵的其它氧化物（1分）。

【解析】

試題分析：

(1)結(jié)合題中信息可以得出草酸亞鐵晶體具有還原性；利用電子守恒1 mol FeC₂O₄·2H₂O中+2價(jià)Fe和+3價(jià)C分別被氧化為+3價(jià)和+4價(jià)，所以1 mol FeC₂O₄·2H₂O共失去3mole^-，KMnO₄在酸性條件的還原產(chǎn)物為Mn²⁺，1mol KMnO₄得到5mol e^-，則參加反應(yīng)的KMnO₄為0.6mol。

(2)黑色的鐵的氧化物有氧化亞鐵和四氧化三鐵兩種； 根據(jù)Fe²⁺不能使KSCN溶液變紅， Fe³⁺能使KSCN溶液變紅，得出定性研究實(shí)驗(yàn)步聚、現(xiàn)象與結(jié)論。

(3)定量研究中，m(FeC₂O₄·2H₂O)=1g, 則n(FeC₂O₄·2H₂O)=1/180mol，F(xiàn)eC₂O₄·2H₂O中H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1/5,結(jié)合圖像加熱到200℃時(shí)間內(nèi)，是失去水的過(guò)程；200℃-400℃時(shí)，若C全部轉(zhuǎn)化為CO₂，則△m=；若C全部轉(zhuǎn)化為CO，△m=，實(shí)際△m=0.4g，設(shè)n(CO₂)=xmol，n(CO)=2/180 – xmol。解得x=1/180,所以產(chǎn)物為n(CO₂)/ n(CO)=1/1的混合氣體可得：FeC₂O₄.2H₂OFeO＋CO＋CO₂＋2H₂O或FeC₂O₄ FeO＋CO＋CO₂；實(shí)驗(yàn)未在密閉容器中進(jìn)行，F(xiàn)eO會(huì)被空氣進(jìn)一步氧化，生成鐵的其它氧化物，而使殘留物質(zhì)量變化。

考點(diǎn)：本題以探究實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，考查了元素及化合物性質(zhì)、探究基本方法，氧化還原反應(yīng)計(jì)算，結(jié)合圖像的化學(xué)計(jì)算。