Question

目前流行的關(guān)于生命起源假設(shè)的理論認(rèn)為,生命起源于約40億年前的古洋底的熱液環(huán)境。這種環(huán)境系統(tǒng)中普遍存在鐵硫簇結(jié)構(gòu),如Fe2S2、Fe4S4、Fe8S7等,這些鐵硫簇結(jié)構(gòu)參與了生命起源的相關(guān)反應(yīng)。某化學(xué)興趣小組在研究某鐵硫簇結(jié)構(gòu)的組成時(shí),設(shè)計(jì)了下列實(shí)驗(yàn)。

【實(shí)驗(yàn)Ⅰ】 硫的質(zhì)量確定:

按圖連接裝置,檢查好裝置的氣密性后,在硬質(zhì)玻璃管A中放入1.0 g鐵硫簇結(jié)構(gòu)(含有部分不反應(yīng)的雜質(zhì)),在試管B中加入50 mL 0.1 mol·L-1的酸性KMnO4溶液,在試管C中加入品紅溶液。通入空氣并加熱,發(fā)現(xiàn)固體逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榧t棕色。待固體完全轉(zhuǎn)化后將B中溶液轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶,洗滌試管B后定容。取25.00 mL該溶液用0.01 mol·L-1 的草酸(H2C2O4)進(jìn)行測(cè)定剩余KMnO4溶液濃度的滴定。記錄數(shù)據(jù)如下:

滴定次數(shù)	待測(cè)溶液 體積/mL	草酸溶液體積/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

相關(guān)反應(yīng):①2Mn+2H2O+5SO22Mn2++5S+4H+

②2Mn+6H++5H2C2O42Mn2++10CO2↑+8H2O

【實(shí)驗(yàn)Ⅱ】 鐵的質(zhì)量確定:

將實(shí)驗(yàn)Ⅰ硬質(zhì)玻璃管A中的殘留固體加入稀鹽酸中,充分?jǐn)嚢韬筮^濾,在濾液中加入足量的NaOH溶液,過濾后取濾渣,經(jīng)充分灼燒得0.6 g固體。

試回答下列問題:

(1)檢查“實(shí)驗(yàn)Ⅰ”中裝置氣密性的方法是 。

(2)滴定終點(diǎn)的判斷方法是 。

(3)試管C中品紅溶液的作用是 。

有同學(xué)提出,撤去C裝置,對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響,你的看法是　　　　　　　　　　 (選填“同意”或“不同意”),理由是 。

(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ中的數(shù)據(jù)可確定該鐵硫簇結(jié)構(gòu)的化學(xué)式為 。

【問題探究】 滴定過程中,細(xì)心的小明發(fā)現(xiàn)該KMnO4顏色褪去的速率較平常滴定時(shí)要快得多。為研究快的原因,甲同學(xué)繼續(xù)進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表:

編號(hào)	溫度/℃	酸化的H2C2O4 溶液/mL	KMnO4 溶液/mL	溶液褪 色時(shí)間/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)分析上述數(shù)據(jù),滴定過程中反應(yīng)速率較快的一種可能原因是 。

 

Answer 1

(1)在試管C中加入少量水,關(guān)閉活塞,用手捂住硬質(zhì)玻璃管A(或用酒精燈微熱),C中有氣泡產(chǎn)生,松開手(或撤去酒精燈),有水進(jìn)入導(dǎo)氣管并形成一段水柱,證明氣密性良好

(2)當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏尾菟崛芤簳r(shí),錐形瓶中溶液紫紅色立即變?yōu)闊o色,且半分鐘不變色

(3)驗(yàn)證SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收

同意　B中溶液不褪色,即可證明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收

(4)Fe3S4

(5)生成的Mn2+對(duì)反應(yīng)起到催化作用(或反應(yīng)放熱使溫度升高,加快反應(yīng)速率)

【解析】(4)第1次H2C2O4溶液體積誤差較大,舍去。第2、3次取平均值。V(H2C2O4)=25.00 mL。與H2C2O4反應(yīng)的KMnO4的物質(zhì)的量為:0.01 mol·L-1×0.025 L××10=0.001 mol,與SO2反應(yīng)的KMnO4的物質(zhì)的量為: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固體為Fe2O3,n(Fe)=×2 mol=0.007 5 mol,m(Fe)=0.007 5 mol×56 g·mol-1=0.42 g;==,所以該鐵硫簇結(jié)構(gòu)的化學(xué)式為Fe3S4。(5)1、2對(duì)比,增加Mn2+,反應(yīng)速率加快;1、3對(duì)比,溫度升高,反應(yīng)速率加快。