题目

题型：不详难度：来源：

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】 硫的质量确定:

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1.0 g铁硫簇结构(含有部分不反应的杂质),在试管B中加入50 mL 0.1 mol·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250 mL容量瓶,洗涤试管B后定容。取25.00 mL该溶液用0.01 mol·L^-1的草酸(H₂C₂O₄)进行测定剩余KMnO₄溶液浓度的滴定。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:①2Mn+2H₂O+5SO₂2Mn²⁺+5S+4H⁺
②2Mn+6H⁺+5H₂C₂O₄2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
【实验Ⅱ】 铁的质量确定:
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0.6 g固体。
试回答下列问题:
(1)检查“实验Ⅰ”中装置气密性的方法是                                       。
(2)滴定终点的判断方法是                                       。
(3)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                                       。
(4)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                                       。
【问题探究】 滴定过程中,细心的小明发现该KMnO₄颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多。为研究快的原因,甲同学继续进行了下列实验,实验数据如下表:

编号	温度/℃	酸化的H2C2O4 溶液/mL	KMnO4 溶液/mL	溶液褪 色时间/s
1	25	5.0	2.0	40
2	25	5.0(另加少量可溶 于水的MnSO4粉末)	2.0	4
3	60	5.0	2.0	25

 
(5)分析上述数据,滴定过程中反应速率较快的一种可能原因是                    。

答案

(1)在试管C中加入少量水,关闭活塞,用手捂住硬质玻璃管A(或用酒精灯微热),C中有气泡产生,松开手(或撤去酒精灯),有水进入导气管并形成一段水柱,证明气密性良好
(2)当滴入最后一滴草酸溶液时,锥形瓶中溶液紫红色立即变为无色,且半分钟不变色
(3)验证SO₂是否被酸性KMnO₄溶液完全吸收
同意　B中溶液不褪色,即可证明SO₂已被酸性KMnO₄溶液完全吸收
(4)Fe₃S₄
(5)生成的Mn²⁺对反应起到催化作用(或反应放热使温度升高,加快反应速率)

解析

(4)第1次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××10="0.001" mol,与SO₂反应的KMnO₄的物质的量为:0.05 L×0.1 mol·L^-1-0.001 mol="0.004" mol,n(SO₂)="0.004" mol×2.5="0.01" mol,n(S)="0.01" mol×32 g·mol^-1="0.32" g;0.6 g固体为Fe₂O₃,n(Fe)=×2 mol="0.007" 5 mol,m(Fe)="0.007" 5 mol×56 g·mol^-1="0.42" g;==,所以该铁硫簇结构的化学式为Fe₃S₄。(5)1、2对比,增加Mn²⁺,反应速率加快;1、3对比,温度升高,反应速率加快。