Question

【题目】某化学兴趣小组同学对于生活中流传的“吃菠菜补铁”之说产生兴趣，设计实验进行相关探究。检索文献表明，菠菜中的铁元素以草酸亚铁的形式存在，草酸亚铁是一种淡黄色难溶于水的晶体。

I.菠菜中铁元素含量的测定

(1)取100g洗净晾干的新鲜菠菜，切碎后装入___________中，放入烘箱烧成灰烬。

(2)将灰烬用25mL 2mol/L硫酸溶液溶解，加热煮沸一分钟，过滤后滴加适量H2O2溶液并稀释至100mL，取2mL加入5滴KSCN溶液。H2O2用量不可过大，否则溶液将先变红后褪色，褪色的原因是_________________________________。

(3)取不同浓度的___________[填“(NH4)2Fe(SO4)2”或“NH4Fe(SO4)2”]标准溶液各2mL，分别滴加5滴KSCN溶液，发现与步骤(2)中溶液颜色最接近的标准溶液浓度为0.4×10-3mol/L。

(4)经计算可得，每100g新鲜菠菜中含有铁元素的质量约为___________ mg(保留1位有效数字)，按人体5%吸收率，为满足每日20mg的铁元素需求，每天需要吃菠菜___________kg。

Ⅱ.草酸亚铁晶体(FeC2O4·nH2O)的分解实验

(1)从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是___________。

(2)实验开始后，装置B中出现浑浊证明分解产物中存在CO的现象是___________；将充分反应后的固体残余物投入经煮沸的稀硫酸中，固体完全溶解且无气体放出，取反应液加入KSCN溶液无血红色。

(3)称取7.2g草酸亚铁晶体放入装置A硬质玻璃管中，加热后(假设各步骤反应完全)，测得装置A硬质玻璃管中残余固体2.88g，装置F硬质玻璃管中固体质量减轻0.64g，则草酸亚铁晶体分解的化学方程式为_________________________________。

Answer 1

【答案】坩埚 H2O2将SCN-氧化 NH4Fe(SO4)2 2 20 缺少尾气吸收装置 装置D中不出现浑浊，装置G中出现浑浊，且装置F内固体黑色变红色 FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O

【解析】

I.(1)固体物质灼烧要在坩埚中进行；

(2)从H2O2具有的氧化性分析;

(3)根据Fe3+遇SCN-变为血红色分析；

II.(1)草酸亚铁晶体受热分解会产生一氧化碳，一氧化碳有毒，扩散到空气中会污染环境；

(2)CO具有还原性，在F中在加热时发生反应：CuO+COCu+CO2，通过D中石灰水不变浑浊，G中石灰水变浑浊判断；

(3)残留固体是FeO，根据其物质的量计算草酸亚铁晶体的物质的量，F减少的质量是O元素的质量，利用CO与CuO反应的物质的量关系，计算出CO的物质的量，利用C元素守恒可得CO2的物质的量，再根据质量守恒可得水的质量，最后利用物质的量的比得到草酸亚铁晶体的化学式及其分解的化学方程式。

I.(1) 将新鲜的菠菜洗净，切碎后装入坩埚中，放入烘箱烧成灰烬；

(2)用稀硫酸溶解灰烬，加热煮沸一分钟，使反应物充分接触，溶解，过滤除去滤渣，向滤液中滴加适量H2O2溶液，将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，加入KSCN溶液检验Fe3+的存在，若H2O2用量过大，由于H2O2具有强的氧化性，会将溶液中SCN-氧化为(SCN)2气体，使溶液先变红后褪色；

(3)在步骤(2)中铁元素变为+3价的Fe3+，Fe3+遇KSCN溶液变为红色；在(NH4)2Fe(SO4)2中Fe为+2价，在NH4Fe(SO4)2中Fe为+3价，所以选择的标准溶液为NH4Fe(SO4)2；100g菠菜的灰烬配制成了100mL溶液，其中2mL溶液中含有Fe的物质的量为n=0.4×10-3mol/L×0.002L=8×10-6mol，则100g新鲜菠菜中含有铁元素的质量m(Fe)= 8×10-6mol×=2.24×10-3g=2.24mg≈2mg；按人体5%吸收率，为满足每日20mg的铁元素需求，每天一个人需Fe的质量为m=20mg÷5%=400mg=0.4g，由于100g菠菜含有Fe质量为2mg，所以一个人一天需要吃菠菜(400mg×100)÷2=20000g=20kg；

Ⅱ.(1)草酸亚铁晶体受热分解会产生FeO、CO、CO2、H2O，一氧化碳是有毒气体，扩散到空气中会污染环境，所以从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是没有处理尾气处理；

(2)在装置A中草酸亚铁晶体受热分解，反应方程式是FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O，产生的气体通过装置B，检验CO2气体，然后通过装置C吸收除去CO2，然后通过装置D检验CO2已经被除干净，再通过E中的浓硫酸进行CO气体的干燥，在F中CO与CuO在加热时发生反应：CuO+COCu+CO2，产生的CO2气体进入G装置，可看到澄清石灰水变浑浊，且装置F内固体黑色变红色，从而可证明反应产生了CO气体；

(3)n(FeO)=2.88g÷72g/mol=0.04mol，根据Fe元素守恒可知草酸亚铁晶体的物质的量是0.04mol，根据方程式CuO+COCu+CO2可知F中减少的质量是CuO中O元素的质量，其物质的量与CO的物质的量相等，则n(CO)=n(O)=，由于草酸亚铁晶体分解时产生CO与CO2的物质的量相等，所以n(CO2)= n(CO)=0.04mol，m(CO)=0.04mol×28g/mol=1.12g，m(CO2)= 0.04mol×44g/mol=1.76g，所以根据化学反应过程中质量守恒，可知反应产生的水的质量是m(H2O)= 7.2g-2.88g-1.12g-1.76g=1.44g，n(H2O)=1.44g÷18g/mol=0.08mol，所以n(晶体)：n(FeO)：n(CO)：n(CO2)：n(H2O)=0.04：0.04：0.04：0.04：0.08=1：1：1：1：2，所以草酸亚铁晶体化学式是FeC2O4·2H2O，该物质分解的化学方程式为：2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O。