Question

17．將1.800g FeC₂O₄•2H₂O固體樣品放在熱重分析儀中進行熱重分析，測得其熱重分析 曲線（樣品質(zhì)量隨溫度變化的曲線）如圖所示
已知：①草酸鹽受熱分解易放出碳的氧化物．
②500℃之前，該熱重分析儀的樣品池處于氬氣氣氛中，500℃時起，樣品池與大氣相通．回答下列問題：
（1）300℃時是樣品脫水的過程，試確定350℃時樣品是否脫水完全是（填“是”或“否”），判斷的理由是推算過程：
FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄•（2-n）H₂O+nH₂O
180 18n
1.000g （1.000-0.800）g
解得n=2，所以350℃時樣品完全脫水．（要求寫出推算過程）．
（2）400℃時發(fā)生變化的化學(xué)方程式是：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑．
（3）將600℃時樣品池中殘留的固體隔絕空氣冷卻至室溫，再向該固體中加入一定量的稀鹽酸剛好完全溶解，用pH試紙測得所得溶液的pH=3，其原因是Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；（用離子方程式回答）．向該溶液中滴加適量NaOH溶液，生成紅褐色沉淀，測得此時溶液中鐵元素的離子濃度為4.0×10^-10 mol•L^-1，則此時溶液的pH=5
（已知：K_sp[Fe（OH）₂]=8.0×10^-16，K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38）．
（4）將1500℃時樣品池中殘留的固體隔絕空氣冷卻后，用稀鹽酸溶解得到一棕黃色溶液．取少量該溶液滴加KSCN溶液，溶液顯血紅色；另取少量的該溶液滴加K₃[Fe（CN）₆]（鐵氰化鉀）溶液，產(chǎn)生特征藍色沉淀．寫出殘留固體與稀鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，產(chǎn)生血紅色現(xiàn)象和特征藍色沉淀的離子方程式分別為Fe³⁺+6SCN^-=[Fe（SCN）₆]^3-，3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象，300℃時是樣品脫水生成固體質(zhì)量為0.800g，所以假設(shè)反應(yīng)為：
FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄•（2-n）H₂O+nH₂O
180                            18n
1.000g                   （1.000-0.800）g
解得n=2，所以350℃時樣品完全脫水；
（2）根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒，鐵原子的最小公倍數(shù)是6，于是存在下列質(zhì)量關(guān)系：
     6FeO→3Fe₂O₃→2Fe₃O₄
     72：80：77.3    
固體質(zhì)量的變化趨勢與表中提供的數(shù)據(jù)一致．即72：80：77.3≈0.400：0.444：0.429．
因此表明：FeC₂O₄分解時，先轉(zhuǎn)變?yōu)镕eO，再轉(zhuǎn)變?yōu)镕e₂O₃，最后變?yōu)镕e₃O₄，所以400℃時FeC₂O₄分解生成FeO，結(jié)合化合價有升必有降，則還有一氧化碳和二氧化碳生成；
（3）根據(jù)（2）的分析，600℃時FeC₂O₄分解生成Fe₂O₃，加稀鹽酸溶解生成三價鐵溶液，根據(jù)三價鐵易水解成酸性分析；根據(jù)K_sp[Fe（OH）₃]=4.0×10^-38進行計算；
（4）根據(jù)取少量該溶液滴加KSCN，溶液顯血紅色，說明含有三價鐵離子；另取少量該溶液滴加K₃[Fe（CN）₆]（鐵氰化鉀）溶液，產(chǎn)生特征藍色沉淀，說明含有二價鐵離子，所以根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特征1500℃時Fe₂O₃發(fā)生分解生成Fe₃O₄和氧氣；產(chǎn)生特征藍色沉淀的離子反應(yīng)方程式3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓．

解答 解：（1）根據(jù)圖象，300℃時是樣品脫水生成固體質(zhì)量為0.800g，所以假設(shè)反應(yīng)為：
FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄•（2-n）H₂O+nH₂O
180                              18n
1.000g                    （1.000-0.800）g
解得n=2，所以350℃時樣品完全脫水；
故答案為：是；
推算過程：
FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄•（2-n）H₂O+nH₂O
180                              18n
1.000g                    （1.000-0.800）g
解得n=2，所以350℃時樣品完全脫水；
（2）根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒，鐵原子的最小公倍數(shù)是6，于是存在下列質(zhì)量關(guān)系：
     6FeO→3Fe₂O₃→2Fe₃O₄
     72：80：77.3    
固體質(zhì)量的變化趨勢與表中提供的數(shù)據(jù)一致．即72：80：77.3≈0.400：0.444：0.429．
因此表明：FeC₂O₄分解時，先轉(zhuǎn)變?yōu)镕eO，再轉(zhuǎn)變?yōu)镕e₂O₃，最后變?yōu)镕e₃O₄，所以400℃時FeC₂O₄分解生成FeO，結(jié)合化合價有升必有降，則還有一氧化碳和二氧化碳生成；反應(yīng)方程式為：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑；故答案為：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;400℃\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑；
（3）根據(jù)（2）的分析，600℃時FeC₂O₄分解生成Fe₂O₃，加稀鹽酸溶解生成三價鐵溶液，因為三價鐵易水解所以溶液的PH為3，水解方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；當鐵元素的離子濃度為4.0×10^-11 mol•L^-1，則氫氧根的濃度為：$\root{3}{\frac{4×1{0}^{-38}}{4×1{0}^{-11}}}$=1.0×10^-9 mol•L^-1，氫離子濃度為$\frac{1×1{0}^{-14}}{1×1{0}^{-9}}$=1.0×10^-5 mol•L^-1，所以PH=5，故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；5；
（4）根據(jù)取少量該溶液滴加KSCN，溶液顯血紅色，說明含有三價鐵離子；另取少量該溶液滴加K₃[Fe（CN）₆]（鐵氰化鉀）溶液，產(chǎn)生特征藍色沉淀，說明含有二價鐵離子，所以根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特征1500℃時Fe₂O₃發(fā)生分解生成Fe₃O₄和氧氣，四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氯化亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O，產(chǎn)生血紅色現(xiàn)象Fe³⁺+6SCN^-=[Fe（SCN）₆]^3-；生特征藍色沉淀的離子反應(yīng)方程式3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓；故答案為：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O；Fe³⁺+6SCN^-=[Fe（SCN）₆]^3-，3Fe²⁺+2[Fe（CN）₆]^3-═Fe₃[Fe（CN）₆]₂↓．

點評 本題考查了探究物質(zhì)組成、測量物質(zhì)含量及性質(zhì)實驗方案的設(shè)計，題目難度中等，注意掌握物質(zhì)的性質(zhì)及檢驗方法，正確分析曲線變化為解答本題的關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．