Question

三草酸合鐵酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]?xH₂O）是一種光敏材料，可用于攝影和藍色印刷．為測定該晶體中鐵的含量，某實驗小組做了如下實驗：
（1）已知2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，現(xiàn)稱量5.000g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250moL溶液，取所配溶液25.00moL與錐形瓶中，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．向反應(yīng)后的溶液中加入一小匙鋅粉，加熱至溶液完全由黃色變?yōu)闇\綠色時，過濾，洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時，溶液仍成酸性．加入鋅粉的目的是______．
（2）向（1）錐形瓶中先加入足量稀硫酸，后用0.01mol/LKnMO₄溶液滴定上一步驟所得的溶液至終點，消耗KMnO₄溶液20.02moL，滴定中被還原成Mn²⁺．寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：______
（3）上述實驗滴定時，指示劑應(yīng)該______（填“加”或“不加”），判斷滴定終點的現(xiàn)象是：______
（4）再重復（1）、（2）步驟兩次，滴定消耗0.01moL/KMnO₄溶液平均體積為19.98moL．計算確定該晶體中鐵的質(zhì)量分數(shù)（寫出計算過程，結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

【答案】分析：（1）鋅粉能與Fe³⁺反應(yīng)，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
（2）依據(jù)氧化還原反應(yīng)的電子守恒和原子守恒分析，高錳酸鉀在酸性溶液中具有強氧化性能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子；
（3）依據(jù)滴定實驗的原理和指示劑選擇分析，高錳酸鉀溶液為紫紅色，滴入高錳酸鉀溶液最后一滴紫色不變證明反應(yīng)到終點；
（4）依據(jù)化學方程式或離子方程式計算，注意配制溶液的體積變化；
解答：解：（1）向反應(yīng)后的溶液中加入一小匙鋅粉，加熱至溶液完全由黃色變?yōu)闇\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；
（2）高錳酸鉀在酸性溶液中具有強氧化性能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，發(fā)生的離子反應(yīng)為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（3）高錳酸鉀溶液為紫紅色，可以利用溶液顏色變化來指示反應(yīng)的終點，不需要指示劑，高錳酸鉀溶液呈紫色和亞鐵離子反應(yīng)到恰好反應(yīng)后滴入最后一滴高錳酸鉀溶液紫色半分鐘不褪色證明反應(yīng)終點；
故答案為：不加；當待測液中出現(xiàn)紫紅色，且振蕩后半分鐘內(nèi)不再褪色，就表明到了終點；
（4）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(zhì)的量n（Fe²⁺）=5×0.010×0.01998mol：所以250ml溶液中亞鐵離子物質(zhì)的量為：10×5×0.010×0.01998mol：鐵的質(zhì)量分數(shù)ω（Fe）=[10×5×0.010×0.01998mol×56 g/mol]÷5.000 g×100%=11.12%；
故答案為：11.12%；
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(yīng)的離子方程式的書寫，化學方程式的計算，注意基礎(chǔ)實驗知識的積累，把握實驗步驟、原理和注意事項等問題．