Question

16．以工業廢鐵屑為原料生產氧化鐵紅顏料并進行適當的綜合利用，其主要流程如圖：

已知：FeSO₄溶液與稍過量的NH₄HCO₃溶液混合，得到含FeCO₃的懸濁液．
（1）寫出在空氣中煅燒沉淀的化學反應方程式：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
（2）本流程中產生的CO₂和H₂，在催化劑作用下按體積比1：1合成一種重要的有機化工原料R，該合成符合綠色化學要求．已知液體R的燃燒熱為254.6 kJ/mol，則R完全燃燒的熱化學方程式為HCOOH（l）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）+H2O（g）；△H=-254.6kJ/m．
（3）在FeSO₄溶液中加入（NH₄）₂SO₄固體可制備摩爾鹽晶體[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]（相對分子質量392），該晶體比一般亞鐵鹽穩定，不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇．
①為洗滌（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O粗產品，下列方法中最合適的是D
A．用冷水洗                             B．先用冷水洗，后用無水乙醇洗
C．用30%的乙醇溶液洗             D．用90%的乙醇溶液洗
②為了測定產品的純度，稱取a g產品溶于水，配制成500mL溶液，用濃度為c mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定．每次所取待測液體積均為25.00mL，實驗結果記錄如表：

實驗次數	第一次	第二次	第三次
消耗高錳酸鉀溶液體積/mL	25.52	25.02	24.98

KMnO₄溶液應盛裝在酸式滴定管中，滴定過程中發生反應的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O滴定終點的現象是最后一滴滴入，溶液由無色變為淺紫色，且30s不變色通過實驗數據計算的該產品純度為$\frac{980c}{a}×100%$（用字母ac表示）．上表中第一次實驗中記錄數據明顯大于后兩次，其原因可能是BC
A．實驗結束時俯視刻度線讀取滴定終點時酸性高錳酸鉀溶液的體積
B．滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定結束無氣泡
C．第一次滴定用的錐形瓶用待裝液潤洗過，后兩次未潤洗
D．該酸性高錳酸鉀標準液保存時間過長，有部分變質，濃度降低．

Answer 1

分析 廢鐵屑加入稀硫酸溶解過濾得到硫酸亞鐵溶液和不溶性雜質，FeSO₄溶液中加入碳酸氫銨經反應Ⅰ可生成碳酸亞鐵固體和硫酸銨溶液和二氧化碳，碳酸亞鐵固體經洗滌、干燥，在空氣中灼燒時發生分解，且與空氣中的氧氣發生氧化還原反應，可生成鐵紅，FeSO₄溶液與（NH₄）₂SO₄生成摩爾鹽，
（1）空氣中煅燒沉淀為碳酸亞鐵與氧氣的反應；
（2）CO₂和H₂，在催化劑作用下按體積比1：1合成一種重要的有機化工原料為HCOOH，根據燃燒熱寫熱化學方程式；
（3）①根據物質性質：摩爾鹽晶體不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇作答；
②稱取a g產品溶于水，配制成500mL溶液，用濃度為c mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，發生的反應為高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子；
反應終點的判斷可以利用高錳酸鉀溶液的紫紅色判斷，滴入最后一滴溶液變化為紫紅色，半分鐘內不變，證明反應達到終點；
依據反應的定量關系計算亞鐵離子物質的量，得到（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的質量，計算純度，高錳酸鉀溶液的體積第一次誤差較大，應舍去；
A．實驗結束時俯視刻度線讀取滴定終點時酸性高錳酸鉀溶液的體積，液面被提高，讀取體積減小；
B．滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定結束無氣泡測定溶液體積增大；
C．第一次滴定用的錐形瓶用待裝液潤洗過，后兩次未潤洗，待裝液潤洗會增多消耗高錳酸鉀溶液的體積，測定結果增大；
D．三次使用的高錳酸鉀都是一樣的，消耗的高錳酸鉀體積應是相同的．

解答 解：廢鐵屑加入稀硫酸溶解過濾得到硫酸亞鐵溶液和不溶性雜質，FeSO₄溶液中加入碳酸氫銨經反應Ⅰ可生成碳酸亞鐵固體和硫酸銨溶液和二氧化碳，碳酸亞鐵固體經洗滌、干燥，在空氣中灼燒時發生分解，且與空氣中的氧氣發生氧化還原反應，可生成鐵紅，FeSO₄溶液與（NH₄）₂SO₄生成摩爾鹽，
（1）碳酸亞鐵空氣中受熱得氧化鐵和二氧化碳，反應方程式為：4FeCO₃+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃+4CO₂；
故答案為：4FeCO₃+O₂ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃+4CO₂；
（2）CO₂和H₂，在催化劑作用下按體積比1：1合成一種重要的有機化工原料為HCOOH，液體HCOOH的燃燒熱為254.6 kJ/mol，則HCOOH完全燃燒的熱化學方程式為：HCOOH（l）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）+H2O（g）；△H=-254.6 kJ/mol；
故答案為：HCOOH（l）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）+H2O（g）；△H=-254.6 kJ/mol；
（3）①摩爾鹽晶體不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇作答，所以選濃度較大的乙醇，減少物質的損失；
故答案為：D；
②利用高錳酸鉀的強氧化性，Fe²⁺的強還原性，兩者發生氧化還原反應，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺↑1，Mn由+7價→+2↓5，最小公倍數5，根據原子個數、電荷守恒，即MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，向溶液中滴加中高錳酸鉀，高錳酸鉀顯紫紅色，因此滴定到終點：最后一滴滴入，溶液由無色變為淺紫色，且30s不變色，因為第一次與第二次、第三次相差較大，忽略不計，消耗高錳酸鉀溶液的體積為$\frac{25.02+24.98}{2}$═25mL，根據離子反應方程式，得出：n[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]=5n（KMnO₄）=25×10^-3×c×5mol，則500mL溶液中含有n[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]=25×10^-3×c×5×500/25mol=2.5cmol，所以質量分數=$2.5c×\frac{392}{a}×100%$=$\frac{980c}{a}×100%$；
A、俯視讀數，造成所讀的數偏小，故A錯誤；
B、滴定管尖嘴有氣泡，滴定結束無氣泡，所消耗的液體體積增加，故B正確；
C、錐形瓶用待測液潤洗，待測液的物質的量增加，則消耗高錳酸鉀的體積增加，故C正確；
D、三次使用的高錳酸鉀都是一樣的，消耗的高錳酸鉀體積應是相同的，故D錯誤．
故選BC；
故答案為：酸式；MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；最后一滴滴入，溶液由無色變為淺紫色，且30s不變色；$\frac{980c}{a}$×100%；BC．

點評 本題考查了物質制備方法和實驗過程分析判斷，滴定實驗的注意問題和計算應用，注意掌握物質性質，實驗過程的理解應用，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．