Question

7．草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O）是一種淺黃色固體，難溶于水，受熱易分解，是生產鋰電池的原材料，也常用作分析試劑及顯影劑等，其制備流程如下：
 
（1）配制硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]溶液時，需加少量硫酸，目的是抑制Fe²⁺水解．
（2）加熱到沸騰時發生反應的化學方程式為（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O↓+H₂SO₄+（NH₄）₂SO₄．
（3）向盛有草酸亞鐵品體的試管中滴入硫酸酸化的KMnO₄溶液，振蕩，溶液變為棕黃色，同時有氣體生成．已知反應中MnO₄^-轉化為無色的Mn²⁺，則該過程中被氧化的元素是碳和鐵．若反應中消耗l mol FeC₂O₄•2H₂O，則參加反應的n（KMnO₄）=0.6．
（4）草酸亞鐵品體在氬氣氣氛中進行熱重分析，結果如圖所示（TG%表示殘留固體質量占原樣品總質量的百分數），請回答下列問題：

①A→B發生反應的化學方程式為FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
②精確研究表明，B→C實際上是分兩步進行的，每一步只釋放一種氣體，第二步釋放的氣體相對分子質量較第一步大，則第一步釋放的氣體的化學式是CO；釋放第二種氣體時的化學方程式為FeCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO₂↑．

Answer 1

分析 在稀硫酸溶液中配置硫酸亞鐵氨，加入草酸沉淀沉淀亞鐵離子生成草酸亞鐵，靜置傾去上層溶液后處理得到草酸晶體，
（1）配制（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O溶液時，需加少量硫酸的目的是抑制其水解；
（2）加熱到沸騰時產生草酸亞鐵沉淀、硫酸和硫酸氨；
（3）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，發現溶液顏色逐漸變為棕黃色，并檢測到CO₂生成，說明草酸亞鐵被氧化為鐵離子、二氧化碳氣體，根據化合價的變化判斷被氧化的元素，草酸亞鐵具有還原性，依據電子守恒計算得到消耗的高錳酸鉀物質的量；
（4）根據圖中提供的信息，通過計算可以判斷反應的化學方程式和物質的化學式；
①過程A→B發生的反應是：草酸亞鐵晶體受熱失去結晶水；
②草酸亞鐵晶體分解產生氣體是含有碳元素的化合物：一氧化碳和二氧化碳，第二步釋放的氣體二氧化碳的相對分子質量較第一步一氧化碳的大，據此來回答．

解答 解：（1）配制（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O溶液時，溶液中亞鐵離子水解顯酸性，需加少量硫酸的目的是抑制其水解，
故答案為：抑制Fe²⁺水解；
（2）沉淀時發生反應硫酸亞鐵氨溶液中加入草酸反應生成草酸亞鐵沉淀、硫酸和硫酸氨，反應的化學方程式依據原子守恒配平寫出為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O↓+H₂SO₄+（NH₄）₂SO₄，
故答案為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O↓+H₂SO₄+（NH₄）₂SO₄；
（3）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，發現溶液顏色逐漸變為棕黃色，并檢測到CO₂生成，說明草酸亞鐵被氧化為鐵離子、二氧化碳氣體，說明鐵元素和碳元素被氧化，根據離子方程式5Fe²⁺+5C₂O₄^2-+3MnO₄^-+24H⁺=5Fe³⁺+3Mn²⁺+5CO₂↑+12H₂O可知，消耗1mol FeC₂O₄•2H₂O，則參加反應的KMnO₄為0.6mol；
故答案為：碳和鐵；0.6；
（4）①通過剩余固體的質量占原樣品總質量的百分數可知，過程A→B發生的反應是：草酸亞鐵晶體受熱失去結晶水，反應的化學方程式為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O，
故答案為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O；
②草酸亞鐵晶體分解產生氣體是含有碳元素的化合物：一氧化碳和二氧化碳，第二步釋放的氣體的相對分子質量較第一步的大，所以第一步釋放的氣體化學式為：CO，第二步是FeCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，釋放的氣體是二氧化碳，
故答案為：CO；FeCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO₂↑．

點評 本題考查了鐵及其化合物性質的實驗驗證和實驗分析判斷，定量計算，圖象分析是解題關鍵，題目難度較大．