Question

8．草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O）呈淡黄色．某课题组为探究草酸亚铁晶体的化学性质，进行了一系列实验探究．
（1）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，并检测到二氧化碳气体生成．这说明草酸亚铁晶体具有还原性（填“氧化性”、“还原性”或“碱性”）．若反应中消耗1mol FeC₂O₄•2H₂O，则参加反应的KMnO₄为0.6mol．
（2）资料表明：在密闭容器中加热到一定温度时，草酸亚铁晶体可完全分解，生成几种氧化物，残留物为黑色固体．课题组根据课本上所介绍的铁的氧化物的性质，对黑色固体的组成提出如下假设，请你完成假设二和假设三．
假设一：全部是FeO
假设二：全部是Fe₃O₄
假设三：是FeO和Fe₃O₄的混合物
（3）为验证上述假设一是否成立，课题组进行如下研究．
定性研究：请你完成如表中内容．

实验步骤（不要求写出具体操作过程）	预期实验现象和结论
取少量黑色固体

定量研究：课题组在文献中查阅到，FeC₂O₄•2H₂O受热分解时，固体质量随温度变化的曲线如图所示，写出加热到400℃时，FeC₂O₄•2H₂O晶体受热分解得到的固体产物的化学式为：FeO．

Answer 1

分析 （1）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；
（2）草酸亚铁晶体可完全分解，生成几种氧化物，残留物为黑色固体可能为氧化亚铁或四氧化三铁，分析判断；
（3）【定性研究】氧化亚铁溶解于盐酸生成氯化亚铁溶液，加入KSCN溶液，若溶液不变红证明假设一正确；
【定量研究】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．

解答 解：（1）高锰酸钾溶液的紫红色褪去，溶液变为棕黄色，很显然是FeC₂O₄被高锰酸钾氧化为Fe³⁺的结果，表明FeC₂O₄具有还原性．分析有关元素化合价的变化可知，反应过程中1 mol FeC₂O₄•2H₂O可失去3 mol电子，而l mol KMnO₄可得到5 mol电子，根据得失电子数相等的原则，反应中FeC₂O₄•2H₂O与KMnO₄的物质的量之比为5：3．因此，若反应中消耗1 mol FeC₂O₄•2H₂O，则参加反应的KMnO₄为0.6 mol，
故答案为：还原性；0.6；
（2）铁的氧化物中，呈黑色的有FeO和Fe₃O₄，假设二：全部是Fe₃O₄；假设三：是FeO和Fe₃O₄的混合物，
故答案为：全部是Fe₃O₄；是FeO和Fe₃O₄的混合物；
（3）【定性研究】FeO与盐酸或硫酸反应生成Fe²⁺，Fe²⁺与KSCN不反应．但Fe₃O₄或FeO和Fe₃O₄的混合物溶于稀盐酸或稀硫酸中生成Fe³⁺，遇KSCN变红色．据此即可设计方案进行验证，
故答案为：取少量黑色固体，加入适量稀盐酸（或稀硫酸）溶解，在溶液中加入KSCN溶液；
预期实验现象和结论：若溶液不变红色，则假设一成立；若溶液变红色，则假设一不成立；
【定量研究】草酸亚铁品体受热首先失去结品水，得到FeC₂O₄（即A点对应物质）．400℃时固体质量减少，应该是FeC₂O₄发生分解，牛成铁的氧化物（即B点对应物质）．根据图象可知1.0 g晶体分解生成的铁的氧化物的质量为0.4 g．设此铁的氧化物的化学式为Fe_aO_b，
根据Fe守恒可知0.4 g此氧化物中铁元素的质量为1.0 g×$\frac{56}{180}$，
氧元素的质量为（0.4g-1.0 g×$\frac{56}{180}$）g，故a：b=（1.0g×$\frac{56}{180}$）：（0.4g-1.0 g×$\frac{56}{180}$），
解得a：b=1：1，
即晶体分解所得铁的氧化物为FeO，
故答案为：FeO．

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，题目难度中等．