目前流行的关于生命起源假设的理论认为,生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境.这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构,如Fe2S2.Fe4S4.Fe8S7等,这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应.某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时,设计了下列实验.[实验Ⅰ] 硫的质量确定:按图连接装置,检查好装置的气密性后,在硬质玻璃管A中放入1.0 g铁硫簇结构(含有部分不反应� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

目前流行的关于生命起源假设的理论认为,生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境。这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构,如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等,这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时,设计了下列实验。

【实验Ⅰ】硫的质量确定:

按图连接装置,检查好装置的气密性后,在硬质玻璃管A中放入1.0 g铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质),在试管B中加入50 mL 0.1 mol·L-1的酸性KMnO4溶液,在试管C中加入品红溶液。通入空气并加热,发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后将B中溶液转移至250 mL容量瓶,洗涤试管B后定容。取25.00 mL该溶液用0.01 mol·L-1 的草酸(H2C2O4)进行测定剩余KMnO4溶液浓度的滴定。记录数据如下:

滴定次数	待测溶液体积/mL	草酸溶液体积/mL
滴定前刻度	滴定后刻度
1	25.00	1.50	23.70
2	25.00	1.02	26.03
3	25.00	0.00	24.99

相关反应:①2Mn+2H2O+5SO22Mn2++5S+4H+

②2Mn+6H++5H2C2O42Mn2++10CO2↑+8H2O

【实验Ⅱ】铁的质量确定:

将实验Ⅰ硬质玻璃管A中的残留固体加入稀盐酸中,充分搅拌后过滤,在滤液中加入足量的NaOH溶液,过滤后取滤渣,经充分灼烧得0.6 g固体。

试回答下列问题:

(1)检查“实验Ⅰ”中装置气密性的方法是。

(2)滴定终点的判断方法是。

(3)试管C中品红溶液的作用是。

有同学提出,撤去C装置,对实验没有影响,你的看法是　　　　　　　　　　 (选填“同意”或“不同意”),理由是。

(4)根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为。

【问题探究】滴定过程中,细心的小明发现该KMnO4颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多。为研究快的原因,甲同学继续进行了下列实验,实验数据如下表:

编号	温度/℃	酸化的H2C2O4 溶液/mL	KMnO4 溶液/mL	溶液褪色时间/s
1	25	5.0	2.0	40
2	25	5.0(另加少量可溶于水的MnSO4粉末)	2.0	4
3	60	5.0	2.0	25

(5)分析上述数据,滴定过程中反应速率较快的一种可能原因是。

(1)在试管C中加入少量水,关闭活塞,用手捂住硬质玻璃管A(或用酒精灯微热),C中有气泡产生,松开手(或撤去酒精灯),有水进入导气管并形成一段水柱,证明气密性良好

(2)当滴入最后一滴草酸溶液时,锥形瓶中溶液紫红色立即变为无色,且半分钟不变色

(3)验证SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收

同意　B中溶液不褪色,即可证明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收

(4)Fe3S4

(5)生成的Mn2+对反应起到催化作用(或反应放热使温度升高,加快反应速率)

【解析】(4)第1次H2C2O4溶液体积误差较大,舍去。第2、3次取平均值。V(H2C2O4)=25.00 mL。与H2C2O4反应的KMnO4的物质的量为:0.01 mol·L-1×0.025 L××10=0.001 mol,与SO2反应的KMnO4的物质的量为:0.05 L×0.1 mol·L-1-0.001 mol=0.004 mol,n(SO2)=0.004 mol×2.5=0.01 mol,n(S)=0.01 mol×32 g·mol-1=0.32 g;0.6 g固体为Fe2O3,n(Fe)=×2 mol=0.007 5 mol,m(Fe)=0.007 5 mol×56 g·mol-1=0.42 g;==,所以该铁硫簇结构的化学式为Fe3S4。(5)1、2对比,增加Mn2+,反应速率加快;1、3对比,温度升高,反应速率加快。