Question

资料：（1）草酸亚铁晶体(FeC₂O₄·2H₂O)呈淡黄色；（2）KMnO₄在酸性条件的还原产物为Mn²⁺。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CO₂生成。这说明草酸亚铁晶体具有          （填“氧化性”、“还原性”或“碱性”）。若反应中消耗1 mol FeC₂O₄·2H₂O，则参加反应的KMnO₄为       ______mol。

（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：               ；假设三：              

（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】请你完成下表中内容。

实验步骤（不要求具体的操作过程）	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下图所示，写出加热到400℃时，FeC₂O₄·2H₂O晶体受热分解的化学方程式为：    　　 　　　　 。

根据图象，如有1．0 g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热，最终残留黑色固体的质量大于0．4 g。某同学由此得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论        （填“同意”或“不同意”），并简述理由   　　　　　　　　  。

 

Answer 1

【答案】

（共15分）

（1）还原性（1分），0.6（2分）

（2）假设二：全部是四氧化三铁（2分）；假设三：氧化亚铁和四氧化三铁的混合物（2分）

（3）[定性研究]　实验步聚：取少量黑色固体，加入适量的稀盐酸（或稀硫酸）溶解（1分），在溶液中加入KSCN溶液（1分）。现象与结论：若溶液不变红，则假设一成立（1分），若溶液变红，则假设一不成立（1分）。

[定量研究]FeC₂O₄.2H₂OFeO＋CO＋CO₂＋2H₂O（2分，或FeC₂O₄ FeO＋CO＋CO₂）

不同意（1分），实验未在密闭容器中进行，FeO会被空气进一步氧化，生成铁的其它氧化物（1分）。

【解析】

试题分析：

(1)结合题中信息可以得出草酸亚铁晶体具有还原性；利用电子守恒1 mol FeC₂O₄·2H₂O中+2价Fe和+3价C分别被氧化为+3价和+4价，所以1 mol FeC₂O₄·2H₂O共失去3mole^-，KMnO₄在酸性条件的还原产物为Mn²⁺，1mol KMnO₄得到5mol e^-，则参加反应的KMnO₄为0.6mol。

(2)黑色的铁的氧化物有氧化亚铁和四氧化三铁两种； 根据Fe²⁺不能使KSCN溶液变红， Fe³⁺能使KSCN溶液变红，得出定性研究实验步聚、现象与结论。

(3)定量研究中，m(FeC₂O₄·2H₂O)=1g, 则n(FeC₂O₄·2H₂O)=1/180mol，FeC₂O₄·2H₂O中H₂O的质量分数为1/5,结合图像加热到200℃时间内，是失去水的过程；200℃-400℃时，若C全部转化为CO₂，则△m=；若C全部转化为CO，△m=，实际△m=0.4g，设n(CO₂)=xmol，n(CO)=2/180 – xmol。解得x=1/180,所以产物为n(CO₂)/ n(CO)=1/1的混合气体可得：FeC₂O₄.2H₂OFeO＋CO＋CO₂＋2H₂O或FeC₂O₄ FeO＋CO＋CO₂；实验未在密闭容器中进行，FeO会被空气进一步氧化，生成铁的其它氧化物，而使残留物质量变化。

考点：本题以探究实验为基础，考查了元素及化合物性质、探究基本方法，氧化还原反应计算，结合图像的化学计算。