Question

19．草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O）是一种浅黄色固体，难溶于水，受热易分解，是生产锂电池的原材料，也常用作分析试剂及显影剂等，其制备流程如下：

（1）配制（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O溶液时，需加少量硫酸，目的是抑制Fe²⁺水解．
（2）沉淀时发生反应的化学方程式为（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O↓+H₂SO₄+（NH₄）₂SO₄．
（3）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，发现溶液的颜色由紫红色变为棕黄色，同时有气体生成．这说明草酸亚铁晶体具有还原（填“氧化”或“还原”）性．若反应中消耗1mol FeC₂O₄•2H₂O，则参加反应的n（KMnO₄）为0.6 mol．
（4）称取3.60g草酸亚铁晶体（摩尔质量是180g•mol^-1）用热重法对其进行热分解，得到剩余固体质量随温度变化的曲线如图所示：

①过程Ⅰ发生反应的化学方程式为FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
②300℃时剩余固体是铁的一种氧化物，试通过计算确定该氧化物的化学式草酸亚铁晶体中的铁元素质量为：3.6g×$\frac{56}{180}$×100%=1.12g，草酸亚铁晶体中的铁元素完全转化到氧化物中，
氧化物中氧元素的质量为：1.60g-1.12g=0.48g，
铁元素和氧元素的质量比为：1.12g：0.48g=7：3，
设铁的氧化物的化学式为Fe_xO_y，
则有：56x：16y=7：3，
x：y=2：3，
铁的氧化物的化学式为Fe₂O₃．（写出计算过程）．

Answer 1

分析 在稀硫酸溶液中配置硫酸亚铁氨，加入草酸沉淀沉淀亚铁离子生成草酸亚铁，静置倾去上层溶液后处理得到草酸晶体，
（1）配制（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O溶液时，需加少量硫酸的目的是抑制其水解；
（2）沉淀时发生反应硫酸亚铁氨溶液中加入草酸反应生成草酸亚铁沉淀、硫酸和硫酸氨；
（3）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CO₂生成．说明草酸亚铁被氧化为铁离子、二氧化碳气体，草酸亚铁具有还原性，依据电子守恒计算得到消耗的高锰酸钾物质的量；
（4）根据图中提供的信息，通过计算可以判断反应的化学方程式和物质的化学式；
①过程Ⅰ发生的反应是：草酸亚铁晶体受热失去结晶水；
②草酸亚铁晶体中的铁元素质量为：3.6g×$\frac{56}{180}$×100%=1.12g，草酸亚铁晶体中的铁元素完全转化到氧化物中，
氧化物中氧元素的质量为：1.60g-1.12g=0.48g，
铁元素和氧元素的质量比为：1.12g：0.48g=7：3，
据此计算书写化学式．

解答 解：（1）配制（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O溶液时，溶液中亚铁离子水解显酸性，需加少量硫酸的目的是抑制其水解，
故答案为：抑制Fe²⁺水解；
（2）沉淀时发生反应硫酸亚铁氨溶液中加入草酸反应生成草酸亚铁沉淀、硫酸和硫酸氨，反应的化学方程式依据原子守恒配平写出为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O↓+H₂SO₄+（NH₄）₂SO₄，
故答案为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O↓+H₂SO₄+（NH₄）₂SO₄；
（3）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CO₂生成．说明草酸亚铁被氧化为铁离子、二氧化碳气体，草酸亚铁具有还原性，依据电子守恒计算得到消耗的高锰酸钾物质的量，依据氧化还原反应电子守恒原子守恒配平书写离子方程式为5Fe²⁺+5C₂O₄^2-+3MnO₄^-+24H⁺=5Fe³⁺+3Mn²⁺+5CO₂↑+12H₂O，消耗1mol FeC₂O₄•2H₂O，则参加反应的KMnO₄为0.6mol；
故答案为：还原性；0.6；
（4）①通过剩余固体的质量可知，过程Ⅰ发生的反应是：草酸亚铁晶体受热失去结晶水，反应的化学方程式为：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O
故答案为：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O；
②草酸亚铁晶体中的铁元素质量为：3.6g×$\frac{56}{180}$×100%=1.12g，草酸亚铁晶体中的铁元素完全转化到氧化物中，
氧化物中氧元素的质量为：1.60g-1.12g=0.48g，
铁元素和氧元素的质量比为：1.12g：0.48g=7：3，
设铁的氧化物的化学式为Fe_xO_y，
则有：56x：16y=7：3，
x：y=2：3，
铁的氧化物的化学式为Fe₂O₃．
故答案为：Fe₂O₃．

点评 本题考查了铁及其化合物性质的实验验证和实验分析判断，定量计算，图象分析是解题关键，题目难度较大．