Question

2．将1.000gFeC₂O₄•2H₂O固体样品放在热重分析仪中进行热重分析，测得其热重分析曲线（样品质量随温度变化的曲线）如下图所示：

已知：①草酸盐受热分解易释放出碳的氧化物．②500℃之前，该热重分析仪的样品池处于Ar气气氛中，500℃时起，样品池与大气相通．完成下列填空：
（1）300℃时是样品脱水的过程，试确定350℃时样品是否脱水完全是（填“是”或“否”），判断的理由是推算过程：
FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄•（2-n）H₂O+nH₂O
180 18n
1.000g （1.000-0.800）g
解得n=2，所以350℃时样品完全脱水；（要求写出推算过程）．
（2）400℃时发生变化的化学方程式是FeC₂O₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑．
（3）将600℃时样品池中残留的固体隔绝空气冷却至室温，再向该固体中加入一定量的稀盐酸刚好完全溶解，用pH试纸测得所得溶液的pH=3，其原因是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺（用离子方程式回答）；向该溶液中滴加适量NaOH溶液，生成红褐色沉淀，测得此时溶液中铁元素的离子浓度为4.0×10^-11　mol/L^-1，则此时溶液的pH=5（已知：K_sp[Fe（OH）₂]=8.0×10^-16，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）．
）．
（4）将1500℃时样品池中残留的固体隔绝空气冷却后，用稀盐酸溶解得一棕黄色溶液．取少量该溶液滴加KSCN，溶液显红色；另取少量该溶液滴加K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾）溶液，产生特征蓝色沉淀．试写出图中1400℃时发生反应的化学方程式6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;1400℃\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑，产生特征蓝色沉淀的离子反应方程式3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓．

Answer 1

分析 （1）根据图象，300℃时是样品脱水生成固体质量为0.800g，所以假设反应为：
FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄•（2-n）H₂O+nH₂O
180                            18n
1.000g                   （1.000-0.800）g
解得n=2，所以350℃时样品完全脱水；
（2）根据铁元素质量守恒，铁原子的最小公倍数是6，于是存在下列质量关系：
     6FeO→3Fe₂O₃→2Fe₃O₄
     72：80：77.3    
固体质量的变化趋势与表中提供的数据一致．即72：80：77.3≈0.400：0.444：0.429．
因此表明：FeC₂O₄分解时，先转变为FeO，再转变为Fe₂O₃，最后变为Fe₃O₄，所以400℃时FeC₂O₄分解生成FeO，结合化合价有升必有降，则还有一氧化碳和二氧化碳生成；
（3）根据（2）的分析，600℃时FeC₂O₄分解生成Fe₂O₃，加稀盐酸溶解生成三价铁溶液，根据三价铁易水解成酸性分析；根据K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38进行计算；
（4）根据取少量该溶液滴加KSCN，溶液显血红色，说明含有三价铁离子；另取少量该溶液滴加K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾）溶液，产生特征蓝色沉淀，说明含有二价铁离子，所以根据氧化还原反应的特征1 400℃时Fe₂O₃发生分解生成Fe₃O₄和氧气；产生特征蓝色沉淀的离子反应方程式3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓．

解答 解：（1）根据图象，300℃时是样品脱水生成固体质量为0.800g，所以假设反应为：
FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄•（2-n）H₂O+nH₂O
180                              18n
1.000g                    （1.000-0.800）g
解得n=2，所以350℃时样品完全脱水；
故答案为：是；
推算过程：
FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄•（2-n）H₂O+nH₂O
180                              18n
1.000g                    （1.000-0.800）g
解得n=2，所以350℃时样品完全脱水；
（2）根据铁元素质量守恒，铁原子的最小公倍数是6，于是存在下列质量关系：
     6FeO→3Fe₂O₃→2Fe₃O₄
     72：80：77.3    
固体质量的变化趋势与表中提供的数据一致．即72：80：77.3≈0.400：0.444：0.429．
因此表明：FeC₂O₄分解时，先转变为FeO，再转变为Fe₂O₃，最后变为Fe₃O₄，所以400℃时FeC₂O₄分解生成FeO，结合化合价有升必有降，则还有一氧化碳和二氧化碳生成；反应方程式为：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑；故答案为：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑；
（3）根据（2）的分析，600℃时FeC₂O₄分解生成Fe₂O₃，加稀盐酸溶解生成三价铁溶液，因为三价铁易水解所以溶液的PH为3，水解方程式为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；当铁元素的离子浓度为4.0×10^-11 mol•L^-1，则氢氧根的浓度为：$\root{3}{\frac{4×1{0}^{-38}}{4×1{0}^{-11}}}$=1.0×10^-9 mol•L^-1，氢离子浓度为$\frac{1×1{0}^{-14}}{1×1{0}^{-9}}$=1.0×10^-5 mol•L^-1，所以PH=5，故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；5；
（4）根据取少量该溶液滴加KSCN，溶液显血红色，说明含有三价铁离子；另取少量该溶液滴加K₃[Fe（CN）₆]（铁氰化钾）溶液，产生特征蓝色沉淀，说明含有二价铁离子，所以根据氧化还原反应的特征1 400℃时Fe₂O₃发生分解生成Fe₃O₄和氧气；产生特征蓝色沉淀的离子反应方程式3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；故答案为：6Fe₂O₃$\frac{\underline{\;1400℃\;}}{\;}$4Fe₃O₄+O₂↑；3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓．

点评 本题考查了探究物质组成、测量物质含量及性质实验方案的设计，题目难度中等，注意掌握物质的性质及检验方法，正确分析曲线变化为解答本题的关键，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．