Question

【题目】利用钛白工业的副产品FeSO4（含TiO2+、Al3+）可以生产电池级高纯超微细草酸亚铁。其工艺流程如下：

已知：

①过滤1得到的滤渣的主要成分是Al(OH)3、H2TiO3

②5Fe2+ +MnO4- +8H+ =5Fe3+ +Mn2+ +4H2O 5C2O42- +2MnO4- +16H+ =10CO2↑+2Mn2+ +8H2O

（1）除杂过程中加入Fe的作用是___________________________。

（2）沉淀过程的反应温度为40℃，温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外，还有_____。

（3）实验室测定高纯超微细草酸亚铁组成的步骤依次为：

步骤1：准确称量一定量草酸亚铁样品，加入30 mL 2mol·L-1 的H2SO4溶解。

步骤2：用c mol·L-1标准KMnO4溶液滴定，消耗其体积a mL。

步骤3：向滴定后的溶液中加入3g Zn粉和8 mL 2mol·L-1的H2SO4溶液，将Fe3+还原为Fe2+。

步骤4：过滤，滤液用上述标准KMnO4溶液滴定，消耗溶液b mL。

① KMnO4溶液应该装在_______________滴定管中。

② 用KMnO4溶液滴定待测液，达到滴定终点的标志是__________________________________。

③ 下列操作会导致测定结果中样品的C2O42- 的物质的量偏大的是____________________

A. 步骤2中，滴定管未用标准KMnO4 溶液润洗

B. 步骤3中加入Zn不足

C. 步骤2中，读标准溶液体积时，先仰视后俯视

D. 步骤4中，读标准溶液体积时，先俯视后仰视

④ 样品中C2O42- 的物质的量为_______________________。

（4）将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸亚铁溶液混合，测得反应液中Mn2+ 的浓度随反应时间t的变化如下图，其变化趋势的原因可能为__________________________________。

Answer 1

【答案】 防止Fe2+ 被氧化 防止NH3·H2O和Fe(OH)2受热分解 酸式 滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液突然变成紫红色，且半分钟内不再恢复为原来的颜色 AB 2.5c(a－b)×10－3mol 生成的Mn2+ 作起催化作用，随着Mn2+ 浓度增加，反应速率越来越快

【解析】副产品FeSO4(含TiO2+、Al3+)中加入铁粉，将少量杂质离子除去，同时防止Fe2+ 被氧化，得到比较纯净的FeSO4溶液，向FeSO4溶液中加入氨水，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁和草酸反应生成高纯超微细草酸亚铁沉淀。

(1)由于Fe2+被具有很强的还原性，容易被氧化为Fe3+，铁粉的还原性比Fe2+强，因此可以防止Fe2+被氧化，另外Fe能与H+反应生成Fe2+，降低了氢离子的浓度，调节pH值，使Al3+水解完全生成Al(OH)3沉淀，故答案为：防止Fe2+ 被氧化等；

(2)沉淀过程为一水合氨沉淀亚铁离子的过程，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，受热会分解，另外一水合氨受热也会分解，故反应温度不能太高，所以温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外，还有NH3H2O受热易分解，挥发出NH3，Fe(OH)2受热易分解；故答案为：NH3H2O受热易分解，挥发出NH3，Fe(OH)2受热也易分解；

(3)① KMnO4溶液具有强氧化性，应该装在酸式滴定管中，故答案为：酸式；

② 用KMnO4溶液滴定待测液，终点时滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液突然变成紫红色，且半分钟内不再恢复为原来的颜色，故答案为：滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液突然变成紫红色，且半分钟内不再恢复为原来的颜色；

③A. 步骤2中，滴定管未用标准KMnO4 溶液润洗，导致消耗的标准KMnO4 溶液的体积偏大，则样品的C2O42- 的物质的量偏大，正确；B. 步骤3中加入Zn不足，导致铁离子未完全还原，使得测得的亚铁离子的含量偏少，样品的C2O42- 的物质的量偏大，正确；C. 步骤2中，读标准溶液体积时，先仰视后俯视，导致消耗的标准KMnO4 溶液的体积偏小，则样品的C2O42- 的物质的量偏低，错误；D. 步骤4中，读标准溶液体积时，先俯视后仰视，导致步骤4中消耗的标准KMnO4 溶液的体积偏大，使得测得的亚铁离子的含量偏多，样品的C2O42- 的物质的量偏小，错误；故选AB；

④由题意知步骤2氧化C2O42-和Fe2+共消耗c molL-1标准KMnO4溶液体积a mL，步骤3、4标准KMnO4溶液只氧化Fe2+，消耗KMnO4溶液体积bmL，所以C2O42-消耗KMnO4溶液体积为(a-b)mL，由5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O得5C2O42-～2MnO4-，所以n(C2O42-)=n(MnO4-)=(a-b)×10-3L×cmolL-1×=2.5c(a－b)×10－3mol；故答案为： 2.5c(a－b)×10－3mol；

(4)从图像上观察，随着反应对进行，曲线的斜率越来越大，说明单位时间内Mn2+的浓度越来越大，所以反应速率越来越快，反应中温度不变，随着反应的进行，反应物的浓度变小，而反应速率加快，只能是生成的Mn2+作催化剂，随着Mn2+浓度增加，反应速率越来越快；故答案为：生成的Mn2+作催化剂，随着Mn2+浓度增加，反应速率越来越快。