Question

6．铁及其化合物与生活密切相关，古代炼丹家以绿矾（FeSO₄•7H₂O为原料，放在炼丹炉中锻烧可制得绿矾油．绿矾油是一种无色粘稠液体，可用于除掉兵器上的铁锈．如图是2.78g绿矾隔绝空气受热分解时，所得固体产物的质量随温度变化的曲线．将加热产生的所有气体通入足量的BaCl₂溶液．得自色沉淀1.16g．
（1）绿矾油主要成份的化学式为H₂SO₄．t₁～t₂．发生反应的化学方程式为2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₃↑+SO₂ ↑．
（2）若将28.8g草酸亚铁（FeC₂O₄）隔绝空气加热至100℃，得到14.4g黑色细粉，则可推知该黑色细粉为FeO．
（3）以下是FeSO₄•7H₂O的实验室制备流理图，如图，
根据题意完成下列填空：
①反应II需要100mL1.5mol•L^-1的稀H₂SO₄溶解洁净的铁屑，用质量分数为98%、密度为1.84g•cm^-3的浓H₂SO₄配制．所用的仪器有量筒、烧杯、玻璃捧、胶头滴管及100mL容量瓶．
②操作A的名称为过滤、洗涤．
③测定FeSO₄•7H₂O产品中Fe²⁺含量的常用方法是KMnO₄溶液滴定法．已知称取6.0g FeSO₄•7H₂O产品，配制成溶液，用硫酸酸化的0.2000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定，消耗KMnO₄溶液的体积为20.00mL．发生反应的离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，计算上述样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为93%（保留两位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）根据元素守恒，及绿矾油是一种无色粘稠液体，可用于除掉兵器上的铁锈即能与氧化铁反应，可知绿矾油应为浓硫酸；2.78g的FeSO₄•7H₂O晶体的物质的量 $\frac{2.78g}{278g/mol}$=0.01mol，加热生成FeSO₄时的质量为1.52g，再将FeSO₄加热产生的所有气体通入足量的BaCl₂溶液，得自色沉淀应为硫酸钡1.16g，即0.005mol，则说明产生三氧化硫为0.005mol，其质量为0.4g，得到铁的氧化物为0.8g，结合铁元素为0.01mol可知，该氧化物为Fe₂O₃，根据质量守恒可知，加热还产生二氧化硫的质量为1.52g-0.8g-0.4g=0.32g，即为0.005mol，据此答题；
（2）化学变化前后元素质量不变，2.88g草酸亚铁（FeC₂O₄）中铁元素的质量与1.44g铁的氧化物中铁元素的质量相等，由此可计算出铁的氧化物中铁与氧两元素的质量比，再由质量比计算出原子个数比而确定物质的化学式．
（3）①根据配制一定物质的是浓度溶液的操作所需仪器答题；
②分离固体和液体通常用过滤的方法，过滤所得固体表面有可溶性杂质，通过洗涤除去；
③酸性高锰酸钾溶液能将亚铁离子氧化成铁离子，根据电子得失守恒有5 FeSO₄•7H₂O～KMnO₄，根据高锰酸钾的物质的量可计算得FeSO₄•7H₂O的质量，根据$\frac{硫酸亚铁晶体的质量}{样品的质量}$×100%计算质量分数．

解答 解：（1）根据元素守恒，及绿矾油是一种无色粘稠液体，可用于除掉兵器上的铁锈即能与氧化铁反应，可知绿矾油应为浓硫酸；2.78g的FeSO₄•7H₂O晶体的物质的量 $\frac{2.78g}{278g/mol}$=0.01mol，加热生成FeSO₄时的质量为1.52g，再将FeSO₄加热产生的所有气体通入足量的BaCl₂溶液，得自色沉淀应为硫酸钡1.16g，即0.005mol，则说明产生三氧化硫为0.005mol，其质量为0.4g，得到铁的氧化物为0.8g，结合铁元素为0.01mol可知，该氧化物为Fe₂O₃，根据质量守恒可知，加热还产生二氧化硫的质量为1.52g-0.8g-0.4g=0.32g，即为0.005mol，所以发生反应的化学方程式为2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₃↑+SO₂ ↑，
故答案为：H₂SO₄；2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₃↑+SO₂ ↑；
（2）2.88gFeC₂O₄中铁元素的质量=2.88g×$\frac{56}{56+12×2+16×4}$=1.12g，
铁的氧化物中铁与氧两元素的质量比=1.12g：（1.44g-1.12g）=56：16，
铁的氧化物中铁与氧两元素的原子个数比=$\frac{56g}{56g/mol}$：$\frac{16g}{16g/mol}$=1：1，则该铁的氧化物是FeO，
故答案为：FeO；
（3）①根据配制一定物质的是浓度溶液的操作所需仪器可知，用浓硫酸配制一定物质的量浓度的稀硫酸，所用的仪器有量筒、烧杯、玻璃捧、胶头滴管及100mL容量瓶，
故答案为：100mL容量瓶；
②分离固体和液体通常用过滤的方法，过滤所得固体表面有可溶性杂质，通过洗涤除去，所以操作A为过滤、洗涤，
故答案为：过滤、洗涤；
③酸性高锰酸钾溶液能将亚铁离子氧化成铁离子，反应的离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，根据电子得失守恒有
5 FeSO₄•7H₂O～KMnO₄，
5×278g         1mol 
m（FeSO₄•7H₂O）  0.2000mol/L×0.02L
所以（FeSO₄•7H₂O）=0.2000mol/L×0.02L×278g=5.56g，所以样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为$\frac{5.56g}{6g}$×100%=93%，
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；93%．

点评 本题考查化学方程式的计算，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高频考点，注意把握物质的质量的变化关系，能读懂图象，从质量守恒的角度解答该题，难度较大．