Question

草酸亚铁晶体（FeC₂O₄·2H₂O，相对分子质量为180）呈淡黄色，可用作照相显影剂。某实验小组对其进行了一系列探究。

I.纯净草酸亚铁晶体热分解产物的探究。

（1）气体产物成分的探究。小组成员采用如图装置（可重复选用）进行实验：

①装置D的名称为____。

②按照气流从左到右的方向，上述装置的连接顺序为____→尾气处理装置（填图中各仪器接口的字母编号）。

③实验前先通入一段时间N₂，其目的为____。

④实验证明了气体产物中含有CO，依据的实验现象为_____。

（2）固体产物成分的探究。充分反应后，A处反应管中残留黑色固体。小组成员设计实验证明了其成分只有FeO，其实验操作及现象为：___。

（3）依据（1）和（2）结论，可知A处反应管中发生反应的化学方程式为：___。

Ⅱ.草酸亚铁晶体样品纯度的测定

工业制得的草酸亚铁晶体中常含有FeSO₄杂质，测定其纯度的步骤如下（杂质不参与反应）：

步骤1：称取2g草酸亚铁晶体样品并溶于稀H₂SO₄中，配成250mL溶液。

步骤2：取上述溶液25.00mL，向其中加入0.01mol·L⁻¹KMnO₄溶液，恰好完全反应时消耗 KMnO₄溶液30mL。

[已知：FeC₂O₄+KMnO₄+H₂SO₄→Fe₂(SO₄)₃+CO₂↑+MnSO₄+K₂SO₄+H₂O（未配平）]

（4）草酸亚铁晶体样品的纯度为____；若步骤1配制溶液时部分Fe²⁺被氧化，则测定结果将____（填“偏高”、“偏低”或“不变”）。

Answer

（球形）干燥管 agfbchi（或ih）de（或ed）bc 排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸 C处反应管中固体由黑变红，其后的澄清石灰水变浑浊 取固体少许溶于稀硫酸，无气体生成说明无铁存在，只有氧化亚铁（其他答案合理即可） FeC2O4•2H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O 45% 偏低

【解析】

Ⅰ气体产物成分的探究，草酸亚铁晶体在装置A中加热分解，生成的气体通过装置D中硫酸铜检验水蒸气的存在，通过装置B中澄清石灰水检验CO2的生成，通过装置E干燥气体后通入装置C中和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，再通过B装置检验生成的二氧化碳气体，用于检验CO，最后尾气处理。

Ⅱ

I (1)①装置D的名称为：（球形）干燥管；

②气体产物成分的探究，草酸亚铁晶体在装置A中加热分解，生成的气体通过装置D中硫酸铜检验水蒸气的存在，通过装置B中澄清石灰水检验CO2的生成，通过装置E干燥气体后通入装置C中和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，再通过B装置检验生成的二氧化碳气体，用于检验CO。按照气流从左到右的方向，上述装置的连接顺序为：agfbchi（或ih）de（或ed）bc，最后连接尾气处理装置；

③草酸亚铁分解气体中有CO，与O2混合加热会爆炸，实验前先通入一段时间N2，其目的为：排尽装置中的空气，防止加热时发生爆炸；

④实验证明了气体产物中含有CO，CuO会转化为Cu，并有CO2生成，随后的澄清石灰水会变浑浊，依据的实验现象为：C处反应管中固体由黑变红，其后的澄清石灰水变浑浊；

(2)充分反应后，A处反应管中残留黑色固体。黑色固体可能为Fe或FeO，小组成员设计实验证明了其成分只有FeO的方法：取固体少许溶于稀硫酸，无气体生成说明无铁存在，只有氧化亚铁；

(3)依据(1)和(2)结论，可知A处反应管中发生反应是草酸亚铁晶体分解生成氧化亚铁、一氧化碳、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：FeC2O4·2H2O FeO+CO↑+CO2↑+2H2O；

Ⅱ(4)杂质不参与反应，根据FeC2O4+KMnO4+H2SO4→Fe2(SO4)3+CO2↑+MnSO4+K2SO4+H2O（未配平），Fe的化合价从＋2升高到＋3，C2O42－中C的化合价为＋3，化合价升高到＋4，则总共升高3价，KMnO4中Mn的化合价从＋7降低到＋2，降低5价，化合价升降守恒，则可以关系式5FeC2O4～3KMnO4；设配成的草酸亚铁溶液的浓度c，有， 3×c(FeC2O4)×25mL=5×0.01mol/L×30mL，求得c(FeC2O4)=0.02mol/L。样品中FeC2O4的物质的量n=0.02mol/L×0.25L=5×10－3mol，样品质量m=nM=5×10－3mol×180g·mol－1=0.9g，其质量分数为×100%=45%；

若步骤1配制溶液时部分Fe2+被氧化，则消耗的KMnO4偏小，则样品质量偏小，测定结果偏低。