Question

【题目】某草酸亚铁水合物A可用于制作照相显影剂、制药等。下面是对该化合物的制备及分析的实验方案。

请回答下列问题。

(1)硫酸亚铁的制备及收集纯净的氢气：将2.00g铁粉（含少量FeS及其他难溶性杂质）放入150mL锥形瓶中，加入25mL 3 mol/L H2SO4,水浴加热。反应完毕趁热过滤，反应装置如下图所示（每个装置限用一次）。

①使用以上装置完成实验，指出装置连接顺序：a______________。

②反应完毕后趁热过滤的目的是________________________。

(2)草酸亚铁水合物A的制备：将滤液转移至事先已盛有50 mL 1 mol/L H2C2O4溶液的250mL烧杯中，搅拌下加热至沸腾，一段时间后得到淡黄色沉淀（其主要成分为A)。

①已知A中铁的质量分数为31%,其化学式为____________。

②3.6g A 在无氧条件下加热，最终得到1.44g 固体化合物，试写出该过程中发生反应的化学方程式：___________________________。

③若对实验方案中的硫酸加入量略作调整，可以得到更高产率的A,试用化学平衡的相关知识分析，并指出该调整是增加还是减少硫酸的量：________。

(3)草酸亚铁水合物A纯度的测定：称取mg产物于100mL烧杯中，用2 mol/L H2SO4溶解，转移至250 mL容量瓶中并用2 mol/L H2SO4定容。移取25.00mL溶液至 250 mL 锥形瓶中，微热后用浓度为c mol/L的标准高锰酸钾溶液滴定，平行测定三次，平均消耗滴定剂VmL(假设杂质不参与滴定反应）。

①写出滴定过程中发生反应的离子方程式：___________________________ ；

②列出表示产物中A的纯度的计算式：_______________________。

Answer 1

【答案】edcbgfh 防止硫酸亚铁晶体析出 FeC2O42H2O FeC2O42H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O 减少，经粗略计算得知第一步用于溶解Fe的硫酸是远远过量的，草酸是弱酸，H+浓度增大，C2O42-浓度减少，不利于草酸亚铁沉淀生成，故减少硫酸的量 5FeC2O4+3MnO4-+24H+=5Fe3++10CO2↑+3Mn2++12H2O [(5cV10-3×250.0×180)/(3×25.00×m)]×100%

【解析】

（1）①产生的H2中含有H2S和水蒸气，从a中出来的气体依次通过NaOH溶液除去H2S，CuSO4溶液检验H2S是否除尽，浓硫酸除去水蒸气，最后用真空球囊收集纯净的H2，故装置连接顺序：aedcbgfh；

②反应完毕后，除去未反应的固体，同时又防止硫酸亚铁晶体析出，故采用趁热过滤的方式；

（2）①令草酸亚铁水合物A的化学式为FeC2O4xH2O， ，解得x=2，A的化学式为FeC2O42H2O；

②，n(Fe)=0.02mol，m(Fe)=0.02mol×56g/mol=1.12g，最终得到1.44g 固体化合物，，因此所得固体是FeO，根据氧化还原反应中得失电子守恒，该过程中发生反应的化学方程式：FeC2O42H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O；

③25mL 3 mol/L H2SO4的物质的量为0.075mol，2.00g铁粉的物质的量为0.036mol，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，所以第一步用于溶解Fe的硫酸是过量的，草酸是弱酸，H+浓度增大，C2O42-浓度减少，不利于草酸亚铁沉淀生成，故应减少硫酸的量；

（3）①草酸亚铁难溶，在书写离子方程式时应写成分子式，故滴定过程中发生反应的离子方程式为5FeC2O4+3MnO4-+24H+=5Fe3++10CO2↑+3Mn2++12H2O；

②5FeC2O4+3MnO4-+24H+=5Fe3++10CO2↑+3Mn2++12H2O，反应物、生成物变化的物质的量之比等于化学计量数之比，即n(FeC2O4)：n(KMnO4)=5：3，n(FeC2O4)= ，从250 mL容量瓶中移取25.00mL溶液，所以产物中FeC2O42H2O的纯度为 。