Question

目前流行的关于生命起源假设的理论认为，生命起源于约40亿年前的古洋底的热液环境，这种环境系统中普遍存在铁硫簇结构，如Fe₂S₂、Fe₄S₄、Fe₈S₇等，这些铁硫簇结构参与了生命起源的相关反应。某化学兴趣小组在研究某铁硫簇结构的组成时，设计了下列实验。

实验Ⅰ：确定硫的质量：

按图连接装置，检查好装置的气密性后，在硬质玻璃管A中放入1.0g铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质)，在试管B中加入50mL0.100mol·L^－1的酸性KMnO₄溶液，在试管C中加入品红溶液。通入空气并加热，发现固体逐渐转变为红棕色。待固体完全转化后，将B中溶液转移至250mL 容量瓶，洗涤试管B后定容。取25.00mL该溶液用0.01mol·L^-1的草酸(H₂C₂O₄)溶液滴定剩余的KMnO₄。记录数据如下：

滴定次数	待测溶液体积/mL	草酸溶液体积/mL
滴定前刻度	滴定后刻度
1	25.00	1.50	23.70
2	25.00	1.02	26.03
3	25.00	0.00	24.99

相关反应：①2MnO₄^-＋2H₂O＋5SO₂=2Mn^2＋＋5SO₄^2-＋4H^＋

②2MnO₄^-＋6H^＋＋5H₂C₂O₄=2Mn^2＋＋10CO₂↑＋8H₂O

实验Ⅱ：确定铁的质量：

将实验Ⅰ硬质玻璃管A中的残留固体加入稀盐酸中，充分搅拌后过滤，在滤液中加入足量的NaOH溶液，过滤后取滤渣，经充分灼烧得0.6g固体 。

试回答下列问题：

（1）判断滴定终点的方法是__。

（2）试管C中品红溶液的作用是__。有同学提出，撤去C装置对实验没有影响，你的看法是__(选填“同意”或“不同意”)，理由是__。

（3）根据实验Ⅰ和实验Ⅱ中的数据可确定该铁硫簇结构的化学式为__。

Answer

当滴入最后一滴草酸溶液时，锥形瓶中溶液由浅红色变为无色，且半分钟内不变化 验证SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收 同意 当B中溶液颜色不变化，即可证明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收 Fe3S4

【解析】

由题中信息可知，该实验分为两个部分，首先，硬质玻璃管A中1.0g铁硫簇结构，在空气中加热，固体中的铁硫簇结构转变为红棕色的氧化铁红和二氧化硫，试管B中50mL0.100mol·L－1的酸性KMnO4溶液吸收反应生成的二氧化硫，再用0.01mol·L-1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的KMnO4，从而测定硫元素的质量；然后，将硬质玻璃管A中的残留固体用稀盐酸溶解，后再与足量的NaOH溶液反应生成氢氧化铁沉淀，沉淀经充分灼烧得0.6g氧化铁红，可以求出铁元素的质量。

(1)高锰酸钾溶液显色浅紫色，与草酸溶液反应后，自身被还原为Mn2＋，溶液近乎无色，当滴入最后一滴草酸溶液时，锥形瓶中溶液由浅红色变为无色，且半分钟内不变化，滴定达到终点；

(2)SO2可使品红溶液褪色，试管中C的作用是验证SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收；如果撤去C装置，B中颜色不再发生变化时同样也可以证明二氧化硫被完全吸收；

(3)第1次滴定时H2C2O4溶液体积误差较大，舍去，第2、3次取平均值，V(H2C2O4)＝25.00 mL。与H2C2O4反应的KMnO4的物质的量为0.01 mol·L－1×0.025 L×＝0.0001mol，与SO2反应的KMnO4的物质的量＝0.05L×0.100 ol·L－1－10×0.0001mol＝0.004 mol，n(SO2)＝0.004mol×＝0.01 mol，n(S)＝0.01mol；0.6 g固体为Fe2O3，n(Fe)＝×2 mol＝0.007 5 mol，，所以该铁硫簇结构的化学式为Fe3S4。