Question

草酸亞鐵晶體(FeC₂O₄·2H₂O)呈淡黃色。某課題組為探究草酸業鐵晶體的化學性質，   進行了一系列實驗探究。
(1)向盛有草酸亞鐵晶體的試管中滴入幾滴硫酸酸化的KMnO₄溶液，振蕩，發現溶液顏色逐漸變為棕黃色，并檢測到二氧化碳氣體生成。這說明草酸亞鐵晶體具有            (填“氧化性”、“還原性”或“堿性”)。若反應中消耗1 mol FeC₂O₄·2H₂O，則參加反應的KMnO₄為           mol。
(2)資料表明：在密閉容器中加熱到一定溫度時，草酸亞鐵晶體可完全分解，生成幾種氧化物，殘留物為黑色固體。課題組根據課本上所介紹的鐵的氧化物的性質，對黑色固體的組成提出如下假設，請你完成假設二和假設三：
假設一：全部是FeO
假設二：                       
假設三：                       
(3)為驗證上述假設一是否成立，課題組進行如下研究。
【定性研究】請你完成下表中內容。

實驗步驟(不要求寫出具體操作過程)	預期實驗現象和結論
取少量黑色固體，

 
【定量研究】課題組在文獻中查閱到，FeC₂O₄·2H₂O受熱分解時，固體質量隨溫度變化的曲線如下圖所示，寫出加熱到400℃時，FeC₂O₄·2H₂O晶體受熱分解的化學方程式為：                                           。

根據圖象，如有1.0 g草酸亞鐵晶體在坩堝中敞口充分加熱，最終殘留黑色固體的質量大于0.4 g。某同學由此得出結論：假設一不成立。你是否同意該同學的結論，并簡述理由：
                                                                             

Answer 1

(共1 5分)
(1)還原性(1分)  0.6(2分)
(2)假設二：全部是Fe₃O₄(1分) 假設三：是FeO和Fe₃O₄的混合物(1分)
(3)【定性研究】(每空2分)
實驗步驟：取少量黑色固體，加入適量稀鹽酸(或稀硫酸)溶解，在溶液中加入KSCN溶液
預期實驗現象和結論：若溶液不變紅色，則假設一成立；若溶液變紅色，則假設一不成立
【定量研究】
FeC₂O₄·2H₂OFeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O(或FeC₂O₄FeO+CO↑+CO₂↑，3分)
不同意(1分)，實驗未在密閉容器中進行，FeO會被空氣中的氧氣進一步氧化，生成鐵的其他氧化物(2分)

試題分析：
(1)高錳酸鉀溶液的紫紅色褪去，溶液變為棕黃色，很顯然是FeC₂O₄被高錳酸鉀氧化為Fe³⁺的結果，表明FeC₂O₄具有還原性。分析有關元素化合價的變化可知，反應過程中1 mol FeC₂O₄·2H₂O可失去3 mol電子，而l mol KMnO₄可得到5 mol電子：根據得失電子數相等的原則，反應中FeC₂O₄·2H₂O與KMnO₄的物質的量之比為5：3。因此，若反應中消耗1 mol FeC₂O₄·2H₂O，則參加反應的KMnO₄為3/5 mol。
(2)鐵的氧化物中，呈黑色的有FeO和Fe₃O₄。
(3)【定性研究】FeO與鹽酸或硫酸反應生成Fe²⁺，Fe²⁺與KSCN不反應。但Fe₃O₄或FeO和Fe₃O₄的混合物溶于稀鹽酸或稀硫酸中生成Fe³⁺，遇KSCN變紅色。據此即可設計方案進行驗證。
【定量研究】草酸亞鐵品體受熱首先失去結品水，得到FeC₂O₄(即A點對應物質)。400℃時固體質量減少，應該是FeC₂O₄發生分解，牛成鐵的氧化物(即B點對應物質)。根據圖象可知1.0 g晶體分解生成的鐵的氧化物的質量為0.4 g。設此鐵的氧化物的化學式為Fe_aO_b，根據Fe守恒可知0.4 g此氧化物中鐵元素的質量為1.0 g×，氧元素的質量為(0.4g—1.0 g×)g，故a:b="(1.0" g×)：(0.4g—1.0 g×)，解得a：b=1：1，即晶體分解所得鐵的氧化物為FeO。至此不難寫出草酸亞鐵晶體分解的化學方程式為：FeC₂O₄·2H₂OFeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O(或FeC₂O₄FeO+CO↑+CO₂↑)。此后，殘留固體的質量逐漸增大，顯然是被空氣中的氧氣所氧化，生成了鐵的其他氧化物。由于坩堝是敞口容器，FeO會被空氣中的氧氣進一步氧化生成鐵的其他氧化物，根據圖象可知固體質量肯定會大于4．0 g。