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）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）【解析】
由题意知，C2O42-消耗KMnO4溶液体积为（30.40-10.00）=20.4mL，

5C2O42-+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）

【解析】

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C2O42-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C2O42-消耗KMnO4溶液体积为（30.40-10.00）=20.4mL，由5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O得5C2O42-～2MnO4-，所以C2O42-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。

考点：考查物质制备，对操作、图像的分析，氧化还原反应对计算