Question

11．在中國古代，煉丹家以綠礬（FeSO₄•7H₂O為原料，放在煉丹爐中鍛燒可制得綠礬油．綠礬油是一種無色粘稠液體，可用于除掉兵器上的鐵銹．如圖是2.78g綠礬隔絕空氣受熱分解時，所得固體產物的質量隨溫度變化的曲線．將加熱產生的所有氣體通入足量的BaCl₂溶液．得自色沉淀1.16g．
（1）綠礬油主要成份的化學式為濃硫酸．t₁～t₂．發生反應的化學方程式為2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₃↑+SO₂ ↑．
（2）若將2.88g草酸亞鐵（FeC₂O₄）隔絕空氣加熱至100℃，得到1.44g黑色細粉，則可推知該黑色細粉為FeO．
（3）以下是FeSO₄•7H₂O的實驗室制備流理圖．

根據題意完成下列填空：
①反應II需要100mL1． 5mol•L^-1的稀H₂SO₄溶解潔凈的鐵屑，用質量分數為98%、密度為1.84g•cm^-3的濃H₂SO₄配制．所用的儀器有量筒、燒杯、玻璃捧、膠頭滴管及100mL容量瓶．
②操作A的名稱為過濾、洗滌．
③測定FeSO₄•7H₂O產品中Fe²⁺含量的常用方法是KMnO₄溶液滴定法．已知稱取6.0g FeSO₄•7H₂O產品，配制成溶液，用硫酸酸化的0.2000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定，消耗KMnO₄溶液的體積為20.00mL．發生反應的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，計算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質量分數為93%（保留兩位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）根據元素守恒，及綠礬油是一種無色粘稠液體，可用于除掉兵器上的鐵銹即能與氧化鐵反應，可知綠礬油應為濃硫酸；2.78g的FeSO₄•7H₂O晶體的物質的量 $\frac{2.78g}{278g/mol}$=0.01mol，加熱生成FeSO₄時的質量為1.52g，再將FeSO₄加熱產生的所有氣體通入足量的BaCl₂溶液，得自色沉淀應為硫酸鋇1.16g，即0.005mol，則說明產生三氧化硫為0.005mol，其質量為0.4g，得到鐵的氧化物為0.8g，結合鐵元素為0.01mol可知，該氧化物為Fe₂O₃，根據質量守恒可知，加熱還產生二氧化硫的質量為1.52g-0.8g-0.4g=0.32g，即為0.005mol，據此答題；
（2）化學變化前后元素質量不變，2.88g草酸亞鐵（FeC₂O₄）中鐵元素的質量與1.44g鐵的氧化物中鐵元素的質量相等，由此可計算出鐵的氧化物中鐵與氧兩元素的質量比，再由質量比計算出原子個數比而確定物質的化學式．
（3）①根據配制一定物質的是濃度溶液的操作所需儀器答題；
②分離固體和液體通常用過濾的方法，過濾所得固體表面有可溶性雜質，通過洗滌除去；
③酸性高錳酸鉀溶液能將亞鐵離子氧化成鐵離子，根據電子得失守恒有5 FeSO₄•7H₂O～KMnO₄，根據高錳酸鉀的物質的量可計算得FeSO₄•7H₂O的質量，根據$\frac{硫酸亞鐵晶體的質量}{樣品的質量}$×100%計算質量分數．

解答 解：（1）根據元素守恒，及綠礬油是一種無色粘稠液體，可用于除掉兵器上的鐵銹即能與氧化鐵反應，可知綠礬油應為濃硫酸；2.78g的FeSO₄•7H₂O晶體的物質的量 $\frac{2.78g}{278g/mol}$=0.01mol，加熱生成FeSO₄時的質量為1.52g，再將FeSO₄加熱產生的所有氣體通入足量的BaCl₂溶液，得自色沉淀應為硫酸鋇1.16g，即0.005mol，則說明產生三氧化硫為0.005mol，其質量為0.4g，得到鐵的氧化物為0.8g，結合鐵元素為0.01mol可知，該氧化物為Fe₂O₃，根據質量守恒可知，加熱還產生二氧化硫的質量為1.52g-0.8g-0.4g=0.32g，即為0.005mol，所以發生反應的化學方程式為2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₃↑+SO₂ ↑，
故答案為：濃硫酸；2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₃↑+SO₂ ↑；
（2）2.88gFeC₂O₄中鐵元素的質量=2.88g×$\frac{56}{56+12×2+16×4}$=1.12g，
鐵的氧化物中鐵與氧兩元素的質量比=1.12g：（1.44g-1.12g）=56：16，
鐵的氧化物中鐵與氧兩元素的原子個數比=$\frac{56g}{56g/mol}$：$\frac{16g}{16g/mol}$=1：1，則該鐵的氧化物是FeO，
故答案為：FeO；
（3）①根據配制一定物質的是濃度溶液的操作所需儀器可知，用濃硫酸配制一定物質的量濃度的稀硫酸，所用的儀器有量筒、燒杯、玻璃捧、膠頭滴管及100mL容量瓶，
故答案為：100mL容量瓶；
②分離固體和液體通常用過濾的方法，過濾所得固體表面有可溶性雜質，通過洗滌除去，所以操作A為過濾、洗滌，
故答案為：過濾、洗滌；
③酸性高錳酸鉀溶液能將亞鐵離子氧化成鐵離子，反應的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，根據電子得失守恒有
5 FeSO₄•7H₂O～KMnO₄，
5×278g         1mol 
m（FeSO₄•7H₂O）  0.2000mol/L×0.02L
所以（FeSO₄•7H₂O）=0.2000mol/L×0.02L×278g=5.56g，所以樣品中FeSO₄•7H₂O的質量分數為$\frac{5.56g}{6g}$×100%=93%，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；93%．

點評 本題考查化學方程式的計算，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，為高頻考點，注意把握物質的質量的變化關系，能讀懂圖象，從質量守恒的角度解答該題，難度較大．