Question

8．硫酸高铈[Ce（SO₄）₂]是一种常用的强氧化剂．
（1）将Ce（SO₄）₂•4H₂O（摩尔质量为404g/mol）在空气中加热，样品的固体残留率（$\frac{固体样品的剩余质量}{固体样品的起始质量}$×100%）随温度的变化如图所示．
当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为B（填字母）
A．Ce（SO₄）₂     B．Ce₂（SO₄）₃     C．CeOSO₄
（2）将一定质量的Ce（SO₄）₂•4H₂O溶于50mL质量分数为60%、密度为1.47g/cm³的硫酸中，再用水定容至l000mL，所得溶液中c（H⁺）=0.9mol/L
（3）利用Ce（SO₄）₂标准溶液测定FeC₂O₄•2H₂O（摩尔质量为180g/mol）和Fe（C₂O₄）₃•4H₂O（摩尔质量为448g/mol）固体混合物中FeC₂O₄•2H₂O含量的方法如下：
步骤l：称量1.1240g固体混合物，溶于硫酸，向溶液中加入100.00mL 0.2000mol/L的Ce（SO₄）₂溶液．物质转化关系如下：
步骤2：将反应后的溶液加水稀释并定容至250.00mL，取25.00mL于锥形瓶中，滴加指示剂，用0.01000mol/LFeSO₄标准溶液滴定过量的Ce⁴⁺，终点时消耗FeSO₄标准溶液20.00mL．
计算固体混合物中FeC₂O₄•2H₂O的质量分数，写出计算过程．

Answer 1

分析 （1）结合化学式和固体残留率计算方法金属分析；
（2）质量分数为60%、密度为1.47g/cm³的硫酸中溶质硫酸物质的量浓度c=$\frac{1000×ρ×w%}{M}$，得到氢离子浓度，用水定容至l000mL是稀释20倍，计算得到氢离子浓度；
（3）称量1.1240g固体混合物，溶于硫酸，向溶液中加入100.00mL 0.2000mol/L的Ce（SO₄）₂溶液．发生反应为Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，H₂C₂O₄+2Ce⁴⁺=2Ce³⁺+2CO₂↑+2H⁺，将反应后的溶液加水稀释并定容至250.00mL，取25.00mL于锥形瓶中，滴加指示剂，用0.01000mol/LFeSO₄标准溶液滴定过量的Ce⁴⁺，终点时消耗FeSO₄标准溶液20.00mL，与亚铁离子和草酸反应的Ce⁴⁺离子物质的量=0.100.00L×0.2000mol/L=0.02mol，Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，250.00mL溶液中剩余Ce⁴⁺离子物质的量=0.01000mol/L×0.02000L×$\frac{250}{25}$=0.002mol，设固体混合物中FeC₂O₄•2H₂O物质的量为x，Fe（C₂O₄）₃•4H₂O物质的量为y，结合质量关系和消耗Ce⁴⁺物质的量列式计算．

解答 解：（1）将Ce（SO₄）₂•4H₂O（摩尔质量为404g/mol）在空气中加热分解，
A．若为Ce（SO₄）₂  固体残留率=$\frac{332}{404}$×100%=782.2%，
  B．若为Ce₂（SO₄）₃  原子守恒计算固体残留率=$\frac{568}{404×2}$×100%=70.3，
   C．若为CeOSO₄ ，固体残留率=$\frac{252}{404}$×100%=62.4%，
所以当固体残留率为70.3%时，所得固体可能为Ce₂（SO₄）₃，选B，
故答案为：B；
（2）质量分数为60%、密度为1.47g/cm³的硫酸中溶质硫酸物质的量浓度c=$\frac{1000×ρ×w%}{M}$=$\frac{1000ml/L×1.47g/c{m}^{3}×60%}{98g/mol}$=9mol/L，氢离子浓度为18mol/L，50ml溶液稀释为1000ml，用水定容至l000mL是稀释20倍，氢离子浓度=$\frac{18mol/L}{20}$=0.9mol/L，
故答案为：0.9；
（3）称量1.1240g固体混合物，溶于硫酸，向溶液中加入100.00mL 0.2000mol/L的Ce（SO₄）₂溶液．发生反应为Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，H₂C₂O₄+2Ce⁴⁺=2Ce³⁺+2CO₂↑+2H⁺，将反应后的溶液加水稀释并定容至250.00mL，取25.00mL于锥形瓶中，滴加指示剂，用0.01000mol/LFeSO₄标准溶液滴定过量的Ce⁴⁺，终点时消耗FeSO₄标准溶液20.00mL，与亚铁离子和草酸反应的Ce⁴⁺离子物质的量=0.100.00L×0.2000mol/L=0.02mol，Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，250.00mL溶液中剩余Ce⁴⁺离子物质的量=0.01000mol/L×0.02000L×$\frac{250}{25}$=0.002mol，设固体混合物中FeC₂O₄•2H₂O物质的量为x，Fe（C₂O₄）₃•4H₂O物质的量为y，得到
Ce⁴⁺+Fe²⁺=Fe³⁺+Ce³⁺，H₂C₂O₄+2Ce⁴⁺=2Ce³⁺+2CO₂↑+2H⁺，
x         x                        x+3y     2（x+3y）
180x+448y=1.124
x+2（x+3y）=0.02-0.002=0.018
x=0.0005mol
y=0.0005mol
固体混合物中FeC₂O₄•2H₂O的质量分数=$\frac{0.0005mol×180g/mol}{1.124g}$×100%=80.07%，

点评 本题考查了物质组成的实验探究、物质性质和物质反应的定量关系的分析判断，主要是滴定实验过程的理解应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．