Question

【題目】三草酸合鐵酸鉀晶體（K3[Fe（C2O4）3]xH2O）（其中鐵的化合價為+3價）是一種光敏材料，在110℃可完全失去結晶水。為測定該晶體中鐵的含量和結晶水的含量，某實驗小組做了如下實驗：

Ⅰ．鐵含量的測定

步驟1：稱量5.00g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250mL溶液。

步驟2：取溶液25..00mL于錐形瓶中，酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根（C2O42﹣）恰好全部被氧化成CO2，同時，MnO4﹣被還原成Mn2+；向反應后的溶液中加入鋅粉至黃色剛好消失，過濾，洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時，溶液仍呈酸性。

步驟3：用0.010mol/LKMnO4溶液滴定步驟2所得溶液至終點，消耗KMnO4溶液20.02mL，滴定中MnO4﹣被還原成Mn2+。

重復步驟2、步驟3操作，滴定消耗0.010mol/LKMnO4溶液19.98mL。

請回答下列問題：

（1）步驟2中加入鋅粉至黃色剛好消失，目的是_____。

（2）寫出步驟3中發生反應的離子方程式_____。

（3）根據實驗數據，測得該晶體中鐵元素的質量分數為_____。

（4）若步驟2中加入的KMnO4溶液的量不足，則測得的鐵含量_____（選填“偏低”“偏高”或“不變”）

Ⅱ．結晶水的測定

（5）采用熱重分析儀測定三草酸合鐵酸鉀晶體K3[Fe（C2O4）3]xH2O在110℃時的失重率為a%，則晶體

化學式中結晶水個數x的計算式為_____。（用含a的代數式表示）（已知：三草酸合鐵酸鉀的摩爾質量M（K3[Fe（C2O4）3]）＝437g/mol）

Answer 1

【答案】將Fe3+恰好還原成Fe2+ 5Fe2++MnO4﹣+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O 11.2% 偏高

【解析】

（1）鋅粉具有還原性，加入鋅粉的目的是將Fe3+恰好還原成Fe2+；

（2）Fe2+被高錳酸鉀溶液氧化成Fe3+；

（3）根據5Fe2++MnO4﹣+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O，計算鐵元素的質量分數；

（4）若在步驟二中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會有部分草酸根離子未被氧化，在步驟三中會繼續消耗酸性高錳酸鉀；

（5）由失重率為a%可知，晶體中水的質量分數是a%。

（1）鋅粉具有還原性，加入鋅粉的目的是將Fe3+恰好還原成Fe2+，使得步驟三的反應得以進行并測定鐵的含量；

（2）Fe2+被氧化成Fe3+，MnO4﹣被還原成Mn2，反應方程式為：5Fe2++MnO4﹣+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O；

（3）根據離子方程式計算，n（Fe）＝5n（MnO4﹣）＝5××0.01 molL﹣1×10﹣3×10＝1.0×10﹣2mol，m（Fe）＝56 gmol﹣1×1.0×10﹣2mol＝0.56g，晶體中鐵的質量分數為：w（Fe）＝×100%＝11.2%；

（4）若在步驟二中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會有部分草酸根離子未被氧化，在步驟三中則會造成消耗酸性高錳酸鉀溶液的量偏大，從而計算出的鐵的量增多，含量偏高；

（5）由失重率為a%可知：＝a%，解得：x＝。