Question

16．以工业废铁屑为原料生产氧化铁红颜料并进行适当的综合利用，其主要流程如图：

已知：FeSO₄溶液与稍过量的NH₄HCO₃溶液混合，得到含FeCO₃的悬浊液．
（1）写出在空气中煅烧沉淀的化学反应方程式：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
（2）本流程中产生的CO₂和H₂，在催化剂作用下按体积比1：1合成一种重要的有机化工原料R，该合成符合绿色化学要求．已知液体R的燃烧热为254.6 kJ/mol，则R完全燃烧的热化学方程式为HCOOH（l）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）+H2O（g）；△H=-254.6kJ/m．
（3）在FeSO₄溶液中加入（NH₄）₂SO₄固体可制备摩尔盐晶体[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]（相对分子质量392），该晶体比一般亚铁盐稳定，不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇．
①为洗涤（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O粗产品，下列方法中最合适的是D
A．用冷水洗                             B．先用冷水洗，后用无水乙醇洗
C．用30%的乙醇溶液洗             D．用90%的乙醇溶液洗
②为了测定产品的纯度，称取a g产品溶于水，配制成500mL溶液，用浓度为c mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定．每次所取待测液体积均为25.00mL，实验结果记录如表：

实验次数	第一次	第二次	第三次
消耗高锰酸钾溶液体积/mL	25.52	25.02	24.98

KMnO₄溶液应盛装在酸式滴定管中，滴定过程中发生反应的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O滴定终点的现象是最后一滴滴入，溶液由无色变为浅紫色，且30s不变色通过实验数据计算的该产品纯度为$\frac{980c}{a}×100%$（用字母ac表示）．上表中第一次实验中记录数据明显大于后两次，其原因可能是BC
A．实验结束时俯视刻度线读取滴定终点时酸性高锰酸钾溶液的体积
B．滴定前滴定管尖嘴有气泡，滴定结束无气泡
C．第一次滴定用的锥形瓶用待装液润洗过，后两次未润洗
D．该酸性高锰酸钾标准液保存时间过长，有部分变质，浓度降低．

Answer 1

分析 废铁屑加入稀硫酸溶解过滤得到硫酸亚铁溶液和不溶性杂质，FeSO₄溶液中加入碳酸氢铵经反应Ⅰ可生成碳酸亚铁固体和硫酸铵溶液和二氧化碳，碳酸亚铁固体经洗涤、干燥，在空气中灼烧时发生分解，且与空气中的氧气发生氧化还原反应，可生成铁红，FeSO₄溶液与（NH₄）₂SO₄生成摩尔盐，
（1）空气中煅烧沉淀为碳酸亚铁与氧气的反应；
（2）CO₂和H₂，在催化剂作用下按体积比1：1合成一种重要的有机化工原料为HCOOH，根据燃烧热写热化学方程式；
（3）①根据物质性质：摩尔盐晶体不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇作答；
②称取a g产品溶于水，配制成500mL溶液，用浓度为c mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，发生的反应为高锰酸钾溶液氧化亚铁离子为铁离子；
反应终点的判断可以利用高锰酸钾溶液的紫红色判断，滴入最后一滴溶液变化为紫红色，半分钟内不变，证明反应达到终点；
依据反应的定量关系计算亚铁离子物质的量，得到（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的质量，计算纯度，高锰酸钾溶液的体积第一次误差较大，应舍去；
A．实验结束时俯视刻度线读取滴定终点时酸性高锰酸钾溶液的体积，液面被提高，读取体积减小；
B．滴定前滴定管尖嘴有气泡，滴定结束无气泡测定溶液体积增大；
C．第一次滴定用的锥形瓶用待装液润洗过，后两次未润洗，待装液润洗会增多消耗高锰酸钾溶液的体积，测定结果增大；
D．三次使用的高锰酸钾都是一样的，消耗的高锰酸钾体积应是相同的．

解答 解：废铁屑加入稀硫酸溶解过滤得到硫酸亚铁溶液和不溶性杂质，FeSO₄溶液中加入碳酸氢铵经反应Ⅰ可生成碳酸亚铁固体和硫酸铵溶液和二氧化碳，碳酸亚铁固体经洗涤、干燥，在空气中灼烧时发生分解，且与空气中的氧气发生氧化还原反应，可生成铁红，FeSO₄溶液与（NH₄）₂SO₄生成摩尔盐，
（1）碳酸亚铁空气中受热得氧化铁和二氧化碳，反应方程式为：4FeCO₃+O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃+4CO₂；
故答案为：4FeCO₃+O₂ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$ 2Fe₂O₃+4CO₂；
（2）CO₂和H₂，在催化剂作用下按体积比1：1合成一种重要的有机化工原料为HCOOH，液体HCOOH的燃烧热为254.6 kJ/mol，则HCOOH完全燃烧的热化学方程式为：HCOOH（l）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）+H2O（g）；△H=-254.6 kJ/mol；
故答案为：HCOOH（l）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）+H2O（g）；△H=-254.6 kJ/mol；
（3）①摩尔盐晶体不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇作答，所以选浓度较大的乙醇，减少物质的损失；
故答案为：D；
②利用高锰酸钾的强氧化性，Fe²⁺的强还原性，两者发生氧化还原反应，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺↑1，Mn由+7价→+2↓5，最小公倍数5，根据原子个数、电荷守恒，即MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，向溶液中滴加中高锰酸钾，高锰酸钾显紫红色，因此滴定到终点：最后一滴滴入，溶液由无色变为浅紫色，且30s不变色，因为第一次与第二次、第三次相差较大，忽略不计，消耗高锰酸钾溶液的体积为$\frac{25.02+24.98}{2}$═25mL，根据离子反应方程式，得出：n[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]=5n（KMnO₄）=25×10^-3×c×5mol，则500mL溶液中含有n[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]=25×10^-3×c×5×500/25mol=2.5cmol，所以质量分数=$2.5c×\frac{392}{a}×100%$=$\frac{980c}{a}×100%$；
A、俯视读数，造成所读的数偏小，故A错误；
B、滴定管尖嘴有气泡，滴定结束无气泡，所消耗的液体体积增加，故B正确；
C、锥形瓶用待测液润洗，待测液的物质的量增加，则消耗高锰酸钾的体积增加，故C正确；
D、三次使用的高锰酸钾都是一样的，消耗的高锰酸钾体积应是相同的，故D错误．
故选BC；
故答案为：酸式；MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；最后一滴滴入，溶液由无色变为浅紫色，且30s不变色；$\frac{980c}{a}$×100%；BC．

点评 本题考查了物质制备方法和实验过程分析判断，滴定实验的注意问题和计算应用，注意掌握物质性质，实验过程的理解应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．