1、
草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O,M=180g/mol)呈淡黄色,可用于晒制蓝图。某实验小组对其进行了一系列探究。
Ⅰ.纯净草酸亚铁晶体热分解产物的探究
(1)气体产物成分的探究。小组成员采用如图装置进行实验:
A. B. C. D. E.
①按照气流从左到右的方向,上述装置的接口顺序为a→g→f→___→尾气处理装置(仪器可重复使用)。
②检查装置气密性后,先通入一段时间N2,其目的为__。
③实验证明了气体产物中含有CO,依据的实验现象为__。
④结束实验时先熄灭A、C处的酒精灯再停止通入N2,其目的是__。
(2)小组成员设计实验证明了A中分解后的固体成分为FeO,则草酸亚铁晶体分解的化学方程式为__。
(3)晒制蓝图时,草酸亚铁晶体是感光剂,会失去结晶水转化为FeC2O4,现以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂,该显色反应的化学方程式为__。
Ⅱ.草酸亚铁晶体样品纯度的测定
工业制得的草酸亚铁晶体中常含有FeSO4杂质,测定其纯度的步骤如下:
步骤1:称取mg草酸亚铁晶体样品并溶于稀H2SO4中,配成250mL溶液;
步骤2:取上述溶液25.00mL,用cmol·L-1KMnO4标准液滴定至终点,消耗标准液V1mL;
步骤3:向反应后溶液中加入适量锌粉,充分反应后,加入适量稀H2SO4,再用cmol·L-1KMnO4标准溶液滴定至终点,消耗标准液V2mL。
(4)步骤2中滴定终点的现象为__;步骤3中加入锌粉的目的为___。
(5)若步骤配制溶液时部分Fe2+被氧化变质,则测定结果将__(填“偏高”、“偏低”或“不变”)
b→c→h→i(或i→h)→d→e((或e→d)→b→c 排尽装置中的空气,防止干扰实验(防爆炸或干扰气体的检验) c中固体由黑色变为红色,后B装置中出现浑浊 防止倒吸 FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O 3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]=Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4 锥形瓶中溶液颜色变为浅紫色(或浅红色),且内不褪色 将Fe3+还原为Fe2+ 偏低
I.在A中草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)受热发生分解反应:FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O,用D检验水蒸气的存在,用B检验CO2气体,然后用E干燥CO,将CO用通入C使CO与CuO发生反应:CO+CuOCO2+Cu,反应产生的CO2气体通过B装置检验,由于反应过程中有CO产生,会导致大气污染,所以最后将气体进行尾气处理。用K3[Fe(CN)6]溶液检验溶液中的Fe2+,据此书写反应方程式;
II.步骤2中向FeC2O4·2H2O、FeSO4溶解后的酸性溶液中滴入酸性KMnO4溶液,溶液中的Fe2+、H2C2O4都被氧化,Fe2+变为Fe3+;KMnO4被还原为无色的Mn2+;H2C2O4变为CO2气体逸出;步骤3中向反应后溶液中加入适量锌粉,Zn将溶液中Fe3+还原为Fe2+,充分反应后,加入适量稀H2SO4,再用 cmol/L KMnO4标准溶液滴定至终点,这时溶液中Fe2+氧化为Fe3+,消耗标准液V2mL。则前后两次消耗的高锰酸钾溶液的体积差就是氧化H2C2O4消耗的体积,根据C守恒可知n(H2C2O4)=n(FeC2O4·2H2O),最后根据电子守恒确定KMnO4与FeC2O4·2H2O的物质的量之间的关系,利用该反应消耗的n(KMnO4)计算出FeC2O4·2H2O的质量,从而可得其纯度,据此分析。
Ⅰ.(1)①草酸亚铁晶体在装置A中加热分解,生成的气体通过装置D中硫酸铜检验水蒸气的存在,通过装置B中澄清石灰水检验二氧化碳的生成,通过装置E中碱石灰干燥气体后通入装置C中玻璃管中,和氧化铜反应生成铜和二氧化碳,再通过B装置检验生成的二氧化碳气体,按照气流从左到右的方向,上述装置正确连接的顺序为:b→c→h→i(或i→h)→d→e((或e→d)→b→c,故答案为:b→c→h→i(或i→h)→d→e((或e→d)→b→c;
②实验前先通入一段时间N2,其目的为:排尽装置中的空气,防止加热时发生爆炸,故答案为:排尽装置中的空气,防止干扰实验(防爆炸或干扰气体的检验);
③实验证明了气体产物中含有CO,依据的实验现象为:c中固体由黑色变为红色,后B装置中出现浑浊,故答案为:c中固体由黑色变为红色,后B装置中出现浑浊;
④为了防止倒吸,发生安全事故,结束实验时先熄灭A、C处的酒精灯再停止通入N2,故答案为:防止倒吸;
(2)A处反应管中发生反应是草酸亚铁晶体分解生成氧化亚铁、一氧化碳、二氧化碳和水,反应的化学方程式为:FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O,故答案为:FeC2O4·2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O;
(3)FeC2O4与反应K3[Fe(CN)6]生成蓝色的Fe3[Fe(CN)6]2沉淀,同时生成K2 C2O4,该反应的化学方程式为:3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]=Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4,故答案为:3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]=Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4;
Ⅱ.(4) 在步骤2中用酸性KMnO4滴定含有Fe2+、H2C2O4的溶液,KMnO4被还原为无色的Mn2+,所以滴定终点的现象为锥形瓶中溶液颜色变为浅紫色,且30s内不褪色。在步骤3中加入锌粉的目的为将溶液中的Fe3+氧化为Fe2+,以便于确定溶液H2C2O4的物质的量,并根据C元素守恒,计算出FeC2O4的物质的量,故答案为:滴入最后一滴溶液无色变化为紫红色且半分钟不变,说明反应进行到终点;将Fe3+还原为Fe2+;
(5)若步骤1配制溶液时部分Fe2+被氧化,消耗高锰酸钾减少,计算得到亚铁离子物质的量减小,测定结果偏低;故答案为:偏低。
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