Question

利用钛白工业的副产品FeSO₄（含Al₂(SO₄)₃和少量重金属离子）可以生产电池级高纯超微细草酸亚铁。其工艺流程如下：

已知：①5Fe²⁺+ MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺ +Mn²⁺+4H₂O
5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
（1）沉淀过程的反应温度为40℃，温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外，还有     。
（2）滤液经处理可得到副产品                。
（3）实验室测定高纯超微细草酸亚铁组成的步骤依次为：
步骤1：准确称量一定量草酸亚铁样品，加入25 mL 2 mol·L^-1的H₂SO₄溶解。
步骤2：用0.2000 mol·L^-1标准KMnO₄溶液滴定，消耗其体积30.40 mL。
步骤3：向滴定后的溶液中加入2 g Zn粉和5 mL 2 mol·L^-1的H₂SO₄溶液，将Fe³⁺还原为Fe²⁺。
步骤4：过滤，滤液用上述标准KMnO₄溶液滴定，消耗溶液10.00 mL。
则样品中C₂O₄^2-的物质的量为     。（写出计算过程）
（4）将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸亚铁溶液混合，测得反应 液中Mn²⁺的浓度随反应时间t的变化如图，其变化趋势的原因可能为         。

Answer 1

（1）NH₃?H₂O受热易分解，挥发出NH₃，Fe(OH)₂受热易分解。（2分）
（2）(NH₄)₂SO₄（2分）
（3）解：由题意知，C₂O₄^2-消耗KMnO₄溶液体积为（30.40-10.00）=20.4mL，
5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
5      2
n   20.4×10^-3×0.2000mol
解得   n=0.0102mol                  (4分)
（4）生成的Mn²⁺作催化剂，随着Mn²⁺浓度增加，反应速率越来越快。（2分）

试题分析：（1）温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外，还有NH₃?H₂O受热易分解，挥发出NH₃，Fe(OH)₂受热易分解
（2）沉淀步骤中加入一水合氨，生成氢氧化亚铁沉淀的同时还有硫酸铵生成，所以副产品是(NH₄)₂SO₄
（3）由题意知氧化C₂O₄^2-和Fe²⁺共消耗0.2000 mol·L^-1标准KMnO₄溶液体积30.40 mL，步骤3、4标准KMnO₄溶液只氧化Fe²⁺消耗KMnO₄溶液体积10.00mL，所以C₂O₄^2-消耗KMnO₄溶液体积为（30.40-10.00）=20.4mL，由5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O得5C₂O₄^2-～2MnO₄^-，所以C₂O₄^2-的物质的量为20.4×10^-3×0.2000×5/2=0.0102mol；
（4）从图像上观察，随着反应对进行，曲线的斜率越来越大，说明单位时间内Mn²⁺的浓度越来越大，所以反应速率越来越快，反应中若温度不变，只能是生成的Mn²⁺作催化剂，随着Mn²⁺浓度增加，反应速率越来越快。