Question

草酸亚铁晶体(FeC₂O₄·2H₂O)呈淡黄色。某课题组为探究草酸业铁晶体的化学性质，    进行了一系列实验探究。

(1)向盛有草酸亚铁晶体的试管中滴入几滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振荡，发现溶液颜色逐渐变为棕黄色，并检测到二氧化碳气体生成。这说明草酸亚铁晶体具有             (填“氧化性”、“还原性”或“碱性”)。若反应中消耗1 mol FeC₂O₄·2H₂O，则参加反应的KMnO₄为            mol。

(2)资料表明：在密闭容器中加热到一定温度时，草酸亚铁晶体可完全分解，生成几种氧化物，残留物为黑色固体。课题组根据课本上所介绍的铁的氧化物的性质，对黑色固体的组成提出如下假设，请你完成假设二和假设三：

假设一：全部是FeO

假设二：                       

假设三：                       

(3)为验证上述假设一是否成立，课题组进行如下研究。

【定性研究】请你完成下表中内容。

实验步骤(不要求写出具体操作过程)	预期实验现象和结论
取少量黑色固体，

 

【定量研究】课题组在文献中查阅到，FeC₂O₄·2H₂O受热分解时，固体质量随温度变化的曲线如下图所示，写出加热到400℃时，FeC₂O₄·2H₂O晶体受热分解的化学方程式为：                                            。

根据图象，如有1.0 g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热，最终残留黑色固体的质量大于0.4 g。某同学由此得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：

                                                                              

 

Answer 1

【答案】

(共1 5分)

(1)还原性(1分)  0.6(2分)

(2)假设二：全部是Fe₃O₄(1分)  假设三：是FeO和Fe₃O₄的混合物(1分)

(3)【定性研究】(每空2分)

实验步骤：取少量黑色固体，加入适量稀盐酸(或稀硫酸)溶解，在溶液中加入KSCN溶液

预期实验现象和结论：若溶液不变红色，则假设一成立；若溶液变红色，则假设一不成立

【定量研究】

FeC₂O₄·2H₂OFeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O(或FeC₂O₄FeO+CO↑+CO₂↑，3分)

不同意(1分)，实验未在密闭容器中进行，FeO会被空气中的氧气进一步氧化，生成铁的其他氧化物(2分)

【解析】

试题分析：

(1)高锰酸钾溶液的紫红色褪去，溶液变为棕黄色，很显然是FeC₂O₄被高锰酸钾氧化为Fe³⁺的结果，表明FeC₂O₄具有还原性。分析有关元素化合价的变化可知，反应过程中1 mol FeC₂O₄·2H₂O可失去3 mol电子，而l mol KMnO₄可得到5 mol电子：根据得失电子数相等的原则，反应中FeC₂O₄·2H₂O与KMnO₄的物质的量之比为5：3。因此，若反应中消耗1 mol FeC₂O₄·2H₂O，则参加反应的KMnO₄为3/5 mol。

(2)铁的氧化物中，呈黑色的有FeO和Fe₃O₄。

(3)【定性研究】FeO与盐酸或硫酸反应生成Fe²⁺，Fe²⁺与KSCN不反应。但Fe₃O₄或FeO和Fe₃O₄的混合物溶于稀盐酸或稀硫酸中生成Fe³⁺，遇KSCN变红色。据此即可设计方案进行验证。

【定量研究】草酸亚铁品体受热首先失去结品水，得到FeC₂O₄(即A点对应物质)。400℃时固体质量减少，应该是FeC₂O₄发生分解，牛成铁的氧化物(即B点对应物质)。根据图象可知1.0 g晶体分解生成的铁的氧化物的质量为0.4 g。设此铁的氧化物的化学式为Fe_aO_b，根据Fe守恒可知0.4 g此氧化物中铁元素的质量为1.0 g×，氧元素的质量为(0.4g—1.0 g×)g，故a:b=(1.0 g×)：(0.4g—1.0 g×)，解得a：b=1：1，即晶体分解所得铁的氧化物为FeO。至此不难写出草酸亚铁晶体分解的化学方程式为：FeC₂O₄·2H₂OFeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O(或FeC₂O₄FeO+CO↑+CO₂↑)。此后，残留固体的质量逐渐增大，显然是被空气中的氧气所氧化，生成了铁的其他氧化物。由于坩埚是敞口容器，FeO会被空气中的氧气进一步氧化生成铁的其他氧化物，根据图象可知固体质量肯定会大于4．0 g。

考点：本题以探究实验为基础，考查了氧化还原反应、探究基本方法、物质的检验、化学计算等相关知识。