Question

7．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）配制硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]溶液时，需加少量硫酸，目的是抑制Fe²⁺水解．
（2）加热到沸腾时发生反应的化学方程式为（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O↓+H₂SO₄+（NH₄）₂SO₄．
（3）向盛有草酸亚铁品体的试管中滴入硫酸酸化的KMnO₄溶液，振荡，溶液变为棕黄色，同时有气体生成．已知反应中MnO₄^-转化为无色的Mn²⁺，则该过程中被氧化的元素是碳和铁．若反应中消耗l mol FeC₂O₄•2H₂O，则参加反应的n（KMnO₄）=0.6．
（4）草酸亚铁品体在氩气气氛中进行热重分析，结果如图所示（TG%表示残留固体质量占原样品总质量的百分数），请回答下列问题：

①A→B发生反应的化学方程式为FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
②精确研究表明，B→C实际上是分两步进行的，每一步只释放一种气体，第二步释放的气体相对分子质量较第一步大，则第一步释放的气体的化学式是CO；释放第二种气体时的化学方程式为FeCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO₂↑．

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）加热到沸腾时产生草酸亚铁沉淀、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，根据化合价的变化判断被氧化的元素，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A→B发生的反应是：草酸亚铁晶体受热失去结晶水；
②草酸亚铁晶体分解产生气体是含有碳元素的化合物：一氧化碳和二氧化碳，第二步释放的气体二氧化碳的相对分子质量较第一步一氧化碳的大，据此来回答．

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，说明铁元素和碳元素被氧化，根据离子方程式5Fe²⁺+5C₂O₄^2-+3MnO₄^-+24H⁺=5Fe³⁺+3Mn²⁺+5CO₂↑+12H₂O可知，消耗1mol FeC₂O₄•2H₂O，则参加反应的KMnO₄为0.6mol；
故答案为：碳和铁；0.6；
（4）①通过剩余固体的质量占原样品总质量的百分数可知，过程A→B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草酸亚铁晶体分解产生气体是含有碳元素的化合物：一氧化碳和二氧化碳，第二步释放的气体的相对分子质量较第一步的大，所以第一步释放的气体化学式为：CO，第二步是FeCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO₂↑，释放的气体是二氧化碳，
故答案为：CO；FeCO₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO₂↑．

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．