Question

利用钛白工业的副产品FeSO₄（含TiO²⁺、Al³⁺）可以生产电池级高纯超微细草酸亚铁。其工艺流程如下：

已知:

①过滤1得到的滤渣的主要成分是Al(OH)₃、H₂TiO₃。

②5Fe²⁺+ MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺ +Mn²⁺+4H₂O

5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O

（1）沉淀过程的反应温度为40℃，温度不宜过高的原因除了控制沉淀的粒径外，还有_____。

（2）沉淀反应的离子方程式是______________。

（3）实验室测定高纯超微细草酸亚铁组成的步骤依次为：

步骤1：准确称量一定量草酸亚铁样品，加入30 mL 2 mol·L^-1的H₂SO₄溶解。

步骤2：用0.2000 mol·L^-1标准KMnO₄溶液滴定，消耗其体积31.60 mL。

步骤3：向滴定后的溶液中加入3g Zn粉和8 mL 2 mol·L^-1的H₂SO₄溶液，将Fe³⁺还原为Fe²⁺。

步骤4：过滤，滤液用上述标准KMnO₄溶液滴定，消耗溶液10.00 mL。

则样品中C₂O₄^2-的物质的量为______。（写出计算过程）

（4）将一定量高锰酸钾溶液与酸化的草酸亚铁溶液混合，测得反应液中Mn²⁺的浓度随反应时间t的变化如下图，其变化趋势的原因可能为________。

Answer

NH3•H2O受热易分解，挥发出NH3，Fe(OH)2受热易分解 Fe2+ + 2NH3·H2O = Fe(OH)2↓+ 2NH4+ 0.0108 mol

由题意知氧化C2O42-和Fe2+共消耗0.2000 mol·L-1标准KMnO4溶液体积31.60 mL，步骤3、4标准KMnO4溶液只氧化Fe2+消耗KMnO4溶液体积10.00mL，所以C2O42-消耗KMnO4溶液体积为（31.60-10.00）=21.60mL，由5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O得5C2O42-～2MnO4-，所以C2O42-的物质的量为21.60×10-3×0.2000×5/2=0.0108mol 生成的Mn2+作催化剂，随着Mn2+浓度增加，反应速率越来越快

【解析】本题考查化学工艺流程，（1）沉淀过程中加入NH3·H2O，NH3·H2O不稳定，受热易分解，根据信息①，得出沉淀发生的反应是Fe2＋＋2NH3·H2O=Fe(OH)2↓＋2NH4＋，氢氧化亚铁受热易分解，因此温度控制在40℃，目的是NH3•H2O受热易分解，挥发出NH3，Fe(OH)2受热易分解；（2）根据上述分析，得出离子反应方程式为：Fe2+ + 2NH3·H2O = Fe(OH)2↓+ 2NH4+；（3）根据信息②，草酸亚铁都能与高锰酸钾溶液发生反应，步骤2：氧化C2O42-和Fe2+共消耗0.2000 mol·L-1标准KMnO4溶液体积31.60 mL，步骤3：发生Zn＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Zn2＋，步骤4：高锰酸钾溶液只与Fe2＋发生氧化还原反应，此时消耗高锰酸钾溶液的体积为10.00mL，即C2O42－消耗高锰酸钾的体积为(31.60－10.00)mL=21.60mL，根据5C2O42－+2MnO4－+16H＋=10CO2↑+2Mn2＋+8H2O，C2O42-的物质的量为21.60×10-3×0.2000×5/2=0.0108mol；（4）可能原因是生成的Mn2+作催化剂，随着Mn2+浓度增加，反应速率越来越快。