Question

利用钛白工业的副产品FeSO₄（含少量重金属离子）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

②5C₂O₄^2-+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25mL 2mol/L的H₂SO₄溶解

步骤2：用0.2000mol/L标准KMnO₄溶液与其反应，消耗其体积30.40mL。

步骤3：向滴定后的溶液中加入2g Zn粉和5mL 2mol/L的H₂SO₄溶液，将Fe³⁺还原为Fe²⁺

步骤4：过滤，滤液用上述标准KMnO₄溶液进行反应，消耗溶液10.00mL．

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受热也易分解（2）(NH4)2SO4

（3）0.0102mol（4）生成的Mn2+作催化剂，随着Mn2+浓度增加，反应速率越来越快

【解析】

试题分析：副产品FeSO4（含Al(SO4)3和少量重金属离子）中加入铁粉，将少量重金属离子等除去，得到比较纯净的FeSO4溶液，向FeSO4溶液中加入氨水，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁和草酸反应生成高纯超微细草酸亚铁沉淀；（1）沉淀过程为一水合氨沉淀亚铁离子的过程，生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，受热会分解，另外一水合氨受热也会分解，故反应温度不能太高，所以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）沉淀前的溶液中含有硫酸亚铁，沉淀步骤中加入一水合氨，生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸铵，所以副产品含有是(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n(C2O42-)=5/2n(MnO4-)=20.4ml×10-3×0.2000mol•L-1×5/2=0.0102mol；（4）从图象上观察，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，反应中温度不变，随着反应的进行，反应物的浓度变小，而反应速率加快，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：考查物质的分离、提纯、制备以及反应速率等