Question

【題目】草酸鐵晶體Fe2(C2O4)3·xH2O通過相關處理后可溶于水，且能做凈水劑，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：

步驟1：稱量4.66g草酸鐵晶體進行處理后，配制成250 mL一定物質的量濃度的溶液。

步驟2：取所配溶液25.00 mL于錐形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根

恰好全部氧化成二氧化碳，同時MnO4-被還原成Mn2＋。向反應后的溶液中加入一小匙鋅粉，加熱至溶液黃色剛好消失，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0.0200 mol·L-1KMnO4溶液滴定步驟2所得溶液至終點，消耗KMnO4溶液V1 mL，滴定中MnO4-被還原成Mn2＋。

重復步驟2、步驟3的操作2次，分別滴定消耗0.0200 mol·L-1 KMnO4溶液為V2、V3 mL。

記錄數據如下表：

實驗編號	KMnO4溶液的濃度（mol·L-1）	KMnO4溶液滴入的體積（mL）
1	0.0200	V1 = 20.02
2	0.0200	V2 = 20.12
3	0.0200	V3 = 19.98

請回答下列問題：

（1）草酸鐵溶液能做凈水劑的原因_________________（用離子方程式表示）

（2）該實驗步驟1和步驟3中使用的儀器除托盤天平、鐵架臺、滴定管夾、燒杯、玻璃棒外，一定需用下列儀器中的______________ (填序號)

酸式滴定管 B．堿式滴定管 C．量筒(10 mL) D．錐形瓶　

E．膠頭滴管 F．漏斗 G．250 mL容量瓶

（3）加入鋅粉的目的是______________________

（4）步驟3滴定時是否選擇指示劑_________（是或否）；說明理由_________________________寫出步驟3中發生反應的離子方程式____________________________

（5）在步驟2中，若加入的KMnO4溶液的量不夠，則測得的鐵含量________(填“偏低”、“偏高”或“不變”)；實驗測得該晶體中結晶水的個數x為________。

Answer 1

【答案】 Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3（膠體）+ 3H+ A、D、E、G 將Fe3＋還原為Fe2＋ 否 因為KMnO4被還原劑還原成Mn2＋，紫紅色褪去，所以不需要指示劑 5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 偏高 10

【解析】(1)草酸鐵溶液水解生成氫氧化鐵膠體，具有吸附性，能做凈水劑，反應的兩種方程式為Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3(膠體)+ 3H+，故答案為：Fe3+ + 3H2O = Fe(OH)3(膠體)+ 3H+；

(2)實驗步驟1是配制溶液，需要的儀器有托盤天平、燒杯、玻璃棒、250 mL容量瓶、膠頭滴管；步驟3是滴定，使用的儀器有鐵架臺、滴定管夾、錐形瓶、酸式滴定管，因此需用下列儀器中A、D、E、G，故答案為：A、D、E、G；

(3)根據題意，加入的鋅粉可以將Fe3＋還原為Fe2＋，故答案為：將Fe3＋還原為Fe2＋；

(4)高錳酸鉀溶液顯紫紅色，步驟3滴定時發生的反應為5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，因為KMnO4被還原劑還原成Mn2＋，紫紅色褪去，所以不需要指示劑，故答案為：否；因為KMnO4被還原劑還原成Mn2＋，紫紅色褪去，所以不需要指示劑；5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；

(5)在步驟2中，若加入的KMnO4溶液的量不夠，導致草酸根不能完全被氧化，在步驟3中消耗的高錳酸鉀溶液的體積偏大，則測得的鐵含量偏高；三次的平均體積為，根據步驟三中的離子反應可知：n(Fe)=5n(MnO4-)=5××10-3×0.02molL-1× =2.04×10-2mol，

草酸鐵晶體Fe2(C2O4)3·xH2O 中含有Fe2(C2O4)3的質量為 ×2.04×10-2mol×276g/mol=2.8152g，則結晶水的物質的量為=0.102mol，則Fe2(C2O4)3和H2O的物質的量之比為1:10，即x=10，故答案為：偏高；10。