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

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Fe2S2Fe4S4Fe8S7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】 确定硫的质量:

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 0.100 mol·L1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·L1的草酸(H2C2O4)溶液滴定剩余的 KMnO4。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:2MnO2H2O5SO2===2Mn2++5SO4H

2MnO6H++5H2C2O4===2Mn2++10CO28H2O

【实验】 确定铁的质量:

将实验硬质玻璃管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)判断滴定终点的方法是____________________

(2)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________(选填同意不同意”),理由是____________________________

(3)根据实验和实验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,细心的同学发现该KMnO4溶液颜色褪去的速率较平常滴定时要快得多。为研究速率加快的原因,该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

(4)分析上述数据,滴定过程中反应速率加快的一种可能原因是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

答案

答案 (1)当滴入最后一滴草酸溶液时,锥形瓶中溶液由浅红色变为无色,且半分钟内不变化

(2)验证SO2是否被酸性KMnO4溶液完全吸收 同意

B中溶液颜色不变化,即可证明SO2已被酸性KMnO4溶液完全吸收

(3)Fe3S4

(4)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 (3)1次滴定时H2C2O4溶液体积误差较大,舍去,第23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·L1×0.025 L×0.000 1 mol,与SO2反应的KMnO4的物质的量为 0.05 L×0.100 mol·L110×0.000 1 mol0.004 moln(SO2)0.004 mol×0.01 moln(S)0.01 mol0.6 g 固体为Fe2O3n(Fe)×2 mol0.007 5 mol,所以该铁硫簇结构的化学式为Fe3S4(4)对比实验12知,Mn2+可使反应速率加快;对比实验13知,温度升高,反应速率加快。

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