Question

三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體K₃[Fe（C₂O₄）₃]?3H₂O可用于攝影和藍色印刷．可用如下流程來制備．

根據題意完成下列各題：
（1）若用鐵和稀硫酸制備FeSO₄?7H₂O

 

（填物質名稱）往往要過量，理由是

 

．
（2）要從溶液中得到綠礬，必須進行的實驗操作是

 

．（按前后順序填）
a．過濾洗滌  b．蒸發濃縮  c．冷卻結晶    d．灼燒    e．干燥
某課外化學興趣小組為測定三草酸合鐵酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]?3H₂O）中鐵元素含量，做了如下實驗：
步驟一：稱量5.000g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250ml溶液．
步驟二：取所配溶液25.00ml于錐形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，滴加KMnO₄溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳，同時，MnO^-₄．被還原成Mn²⁺．向反應后的溶液中加入一定量鋅粉，加熱至黃色剛好消失，過濾，洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時，溶液仍里酸性．
步驟三：用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步驟二所得溶液至終點，消耗KMnO₄溶液20.02ml，滴定中MnO₄，被還原成Mn²⁺．
重復步驟二、步驟三操作，滴定消耗0.010mol/LKMnO₄溶液19.98ml；
回答43-46小題：
（3）配制三草酸合鐵酸鉀溶液需要使用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒以外還有

 

；主要操作步驟依次是：稱量、

 

、轉移、

 

、定容、搖勻．
（4）加入鋅粉的目的是

 

．
（5）實驗測得該晶體中鐵的質量分數為

 

．在步驟二中，若加入的KMnO₄的溶液的量不夠，則測得的鐵含量

 

．（選填“偏低”“偏高”“不變”）
（6）某同學將8.74g無水三草酸合鐵酸鉀（K₃[Fe（C₂O₄）₃]）在一定條件下加熱分解，所得固體的質量為5.42g，同時得到密度為1.647g/L（已折合成標準狀況下）氣體．研究固體產物得知，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃．寫出該分解反應的化學方程式

 

．

Answer 1

分析：（1）亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化為鐵離子，需要加入過量的鐵粉避免亞鐵離子被氧化；
（2）根據溶液來得到晶體來分析實驗操作；
（3）根據實驗操作的步驟以及每步操作需要儀器確定反應所需儀器；
（4）鋅粉能與Fe³⁺反應，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
（5）依據化學方程式或離子方程式計算，注意配制溶液的體積變化；加入的KMnO₄的溶液的量不足，導致草酸根有剩余，再滴定亞鐵離子時，進行與高錳酸鉀反應，使的滴定亞鐵離子消耗的高錳酸鉀的體積偏大；
（6）根據氣體的密度為求出其摩爾質量，然后根據摩爾質量和質量守恒來判斷成分；依據信息：固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃，結合電子得失守恒，可推測鐵元素只能以亞鐵和鐵單質的形式存在；最后寫出方程式．

解答：解：（1）亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化為鐵離子，需要加入過量的鐵粉避免亞鐵離子被氧化，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
故答案為：鐵；防止亞鐵離子被氧氣氧化；
（2）將混合液來制備綠礬時應先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結晶，將析出的固體過濾、洗滌、干燥，即可得到綠礬，故答案為：bcae；
（3）配制步驟有計算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，一般用托盤天平稱量，用藥匙取用藥品，在燒杯中溶解，冷卻后轉移到250mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，當加水至液面距離刻度線1～2cm時，改用膠頭滴管滴加，所以需要的儀器為：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管；
故答案為：250ml容量瓶；溶解，洗滌；
（4）向反應后的溶液中加入一小匙鋅粉，加熱至溶液完全由黃色變為淺綠色，說明加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
故答案為：將Fe³⁺還原成Fe²⁺，為進一步測定鐵元素的含量做準備；
（5）再重復（1）、（2）步驟兩次，滴定消耗0.01moL/KMnO₄溶液平均體積為19.98mL；
    5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
  5mol    1mol
n（Fe²⁺） 0.010×0.01998mol
配制成250moL溶液，取所配溶液25.00moL進行的中和滴定實驗，含亞鐵離子物質的量n（Fe²⁺）=5×0.010×0.01998mol：所以250ml溶液中亞鐵離子物質的量為：10×5×0.010×0.01998mol：鐵的質量分數ω（Fe）=[10×5×0.010×0.01998mol×56 g/mol]÷5.000 g×100%=11.12%；
加入的KMnO₄的溶液的量不足，導致草酸根有剩余，再滴定亞鐵離子時，進行與高錳酸鉀反應，使的滴定亞鐵離子消耗的高錳酸鉀的體積偏大，導致測定的亞鐵離子的物質的量偏大，故鐵元素的質量偏大，計算測定的鐵元素的質量分數偏高，
故答案為：11.12%；偏高；
（6）氣體密度為1.647g/L，其摩爾質量為1.647g/L×22.4L/mol=36.9g/mol，所以氣體為CO和C0₂，兩者的物質的量之比

44-36.9

36.9-28

=

4

5

，固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃，結合電子得失守恒，可推測鐵元素只能以亞鐵和鐵單質的形式存在，故方程式為：2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO↑+5CO₂↑；
故答案為：2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO↑+5CO₂↑

點評：本題考查較為綜合，涉及到溶液的配制、滴定操作的指示劑選擇，氧化還原反應的離子方程式的書寫，化學方程式的計算，注意基礎實驗知識的積累，把握實驗步驟、原理和注意事項等問題．