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 |
+2H2O+5SO2
2Mn2++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 。
(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)
(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。
