Question

草酸亚铁用作分析试剂及显影剂等，其制备流程如图甲：

（1）配制（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O溶液时，需加少量稀硫酸，目的是

抑制Fe²⁺水解

．
（2）将制得的产品在氩气气氛中进行热重分析，结果如图乙（TG%表示残留固体质量占原样品总质量的百分数，Fe（SO₄）₂?2H₂O的式量为180）．
①A→B发生反应的化学方程式为

FeC₂O₄.2H₂O（s）

△   .

FeC₂O₄（s）+2H₂O（g）

．C处时残留物的化学式为

FeO

．
②有研究学者在实验过程中用气相色谱还检出H₂，最终产物中也有微量的磁性物质生成，请你猜想用一个方程式解释这种事实：

3FeO+H₂O

△   .

Fe₃O₄+H₂

．
③现取在真空中146℃脱水后的FeC₂O₄1.44g放在某真空的密闭容器中，再充入0.04molCO．加热至1100℃，其中FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）反应平衡常数K=0.4，则该反应达平衡时，FeO的转化率为多少？

71.4%

．

Answer 1

分析：（1）溶液中亚铁离子水解，加入少量硫酸，抑制亚铁离子水解；
（2）①由图可知，加热生成B时剩余固体为80%，损失20%，FeC₂O₄.2H₂O中结晶水的质量为

36

180

×100%=20%，故A→B发生反应是FeC₂O₄.2H₂O加热失去结晶水；
由图可知加热生成C时，分解完全，假定草酸亚铁晶体为180g，其物质的量为1mol，则C固体的质量为180g×40%=72g，铁元素质量为1mol×56g/mol=56，故应含有氧元素为72g-56g=16g，即铁原子与氧原子物质的量之比为1：1，应为FeO；
②气相色谱还检出H₂，最终产物中也有微量的磁性物质生成，磁性物质为四氧化三铁，可能是FeO与水反应生成四氧化三铁与氢气；
③由①分析可知，加热发生反应FeC₂O₄（s）

△   .

FeO+CO（g）+CO₂，计算FeC₂O₄分解生成FeO、CO、二氧化碳的物质的量，令参加反应的CO的物质的量为xmol，利用三段式计算平衡时各组分的物质的量，利用物质的量代替浓度代入平衡常数表达式列方程计算x的值，进而计算FeO转化率．

解答：解：（1）溶液中亚铁离子水解，加入少量硫酸，抑制亚铁离子水解，
故答案为：抑制Fe²⁺水解；
（2）①由图可知，加热生成B时剩余固体为80%，损失20%，FeC₂O₄.2H₂O中结晶水的质量为

36

180

×100%=20%，故A→B发生反应是FeC₂O₄.2H₂O加热失去结晶水，反应方程式为：FeC₂O₄.2H₂O（s）

△   .

FeC₂O₄（s）+2H₂O（g），
由图可知加热生成C时，分解完全，假定草酸亚铁晶体为180g，其物质的量为1mol，则C固体的质量为180g×40%=72g，铁元素质量为1mol×56g/mol=56，故应含有氧元素为72g-56g=16g，氧原子物质的量为1mol，即铁原子与氧原子物质的量之比为1：1，应为FeO，
故答案为：FeC₂O₄.2H₂O（s）

△   .

FeC₂O₄（s）+2H₂O（g）；FeO
②气相色谱还检出H₂，最终产物中也有微量的磁性物质生成，磁性物质为四氧化三铁，可能是FeO与水反应生成四氧化三铁与氢气，反应方程式为：3FeO+H₂O

△   .

Fe₃O₄+H₂，
故答案为：3FeO+H₂O

△   .

Fe₃O₄+H₂；
③FeC₂O₄（s）

△   .

FeO+CO（g）+CO₂（g）
  144g        1mol   1mol   1mol
  1.44g     0.01mol 0.01mol 0.01mol
CO总物质的量为0.01mol+0.04mol，
令参加反应的CO的物质的量为xmol，则：
           FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
开始（mol）：0.01    0.05           0.01
变化（mol）：x        x              x
平衡（mol）：0.01-x   0.05-x        0.01+x 
则

0.01+x

0.05-x

=0.4，解得x=

1

140

，
故FeO的转化率=

1 140 mol

0.01mol

×100%=71.4%，
故答案为：71.4%．

点评：本题以草酸亚铁制备为载体，考查盐类水解、化学计算推断物质、化学平衡计算，根据计算判断各阶段发生的反应是解题的关键，（5）为易错点，容易忽略草酸亚铁分解生成的一氧化碳、二氧化碳，难度较大．