Question

14．三草酸合鐵酸鉀晶體易溶于水，難溶于乙醇，可用作某些化學(xué)反應(yīng)的催化劑，化學(xué)式為K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O．實(shí)驗(yàn)室以鐵屑為原料制備三草酸合鐵酸鉀晶相關(guān)反應(yīng)過程如圖所示：
請回答下列問題：
（1）制備過程中加入H₂O₂目的是將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，得到K₃[Fe（C₂O₄）₃]溶液后，需要加入乙醇，其目的是因?yàn)槿�草酸合鐵酸鉀晶體易溶于水，難溶于乙醇所以加入乙醇，便于析出．
（2）晶體中所含的結(jié)晶水可通過重量分析法測定，主要步驟有：①稱量，②置于烘箱中脫結(jié)晶水，③冷卻，④稱量，⑤重復(fù)脫水、冷卻、稱量至恒重，⑥計算．步驟5的目的是確保結(jié)晶水全部失去．
（3）C₂O₄^2-可被高錳酸鉀溶液氧化放出CO₂，測定產(chǎn)物中K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O含量時，可用酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定．
①寫出滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②取10.0g產(chǎn)物配成100ml溶液，從中取出20ml于錐形瓶中，用0.1mol/L的酸性高錳酸鉀溶液進(jìn)行滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時消耗酸性高錳酸鉀溶液24ml．則產(chǎn)物中K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為49.1%．（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O相對分子質(zhì)量為491）

Answer 1

分析 （1）前面生成的是草酸亞鐵，加入過氧化氫可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，三草酸合鐵酸鉀在乙醇中溶解度小，三草酸合鐵酸鉀晶體易溶于水，難溶于乙醇所以加入乙醇，便于析出；
（2）晶體易吸水，為防止吸水步驟③需要在干燥器中進(jìn)行，步驟⑤的是檢驗(yàn)晶體中的結(jié)晶水是否已全部失去；
（3）①化合價C：+3→+4，改變量（4-3）×2=2，Mn：+7→+2，改變量（7-2）×1=5，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等，所以在C₂O₄^2-前配5，MnO₄^-前配2，根據(jù)C和Mn原子守恒，分別在CO₂和Mn²⁺前配10和2，根據(jù)電荷守恒，在H⁺前配16，最后根據(jù)離子方程式兩邊的H個數(shù)相等在水前面配8；
②草酸根離子被高錳酸鉀氧化成二氧化碳，本身被還原成錳離子，根據(jù)方程式是分析，0.1mol•L^-1的酸性高錳酸鉀溶液進(jìn)行滴定，達(dá)到滴定終點(diǎn)時消耗酸性高錳酸鉀溶液24mL，則草酸根離子物質(zhì)的量濃度為$\frac{5×0.1×0.024}{2×0.02}$=0.3mol/L，所以10.0克中三草酸合鐵酸鉀晶體的物質(zhì)的量為0.3×$\frac{0.1}{3}$=0.01摩爾，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01×$\frac{491}{10.0}$×100%=49.1%．

解答 解：（1）前面生成的是草酸亞鐵，加入過氧化氫可以將Fe²⁺氧化為Fe³⁺；根據(jù)相似相溶原理知，三草酸合鐵酸鉀在乙醇中溶解度小，三草酸合鐵酸鉀晶體易溶于水，難溶于乙醇所以加入乙醇，便于析出，得到K₃[Fe（C₂O₄）₃]溶液后，需要加入乙醇，其目是可以用乙醇使三草酸合鐵酸鉀析出，
故答案為：將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，因?yàn)槿�草酸合鐵酸鉀晶體易溶于水，難溶于乙醇所以加入乙醇，便于析出；
（2）晶體易吸水，為防止吸水步驟③需要在干燥器中進(jìn)行，步驟⑤的是檢驗(yàn)晶體中的結(jié)晶水是否已全部失去，重復(fù)脫水，是為了確保結(jié)晶水全部失去，
故答案為：確保結(jié)晶水全部失去；
（3）①化合價C：+3→+4，改變量（4-3）×2=2，Mn：+7→+2，改變量（7-2）×1=5，根據(jù)化合價升降總數(shù)相等，所以在C₂O₄^2-前配5，MnO₄^-前配2，根據(jù)C和Mn原子守恒，分別在CO₂和Mn²⁺前配10和2，根據(jù)電荷守恒，在H⁺前配16，最后根據(jù)離子方程式兩邊的H個數(shù)相等在水前面配8，經(jīng)檢驗(yàn)離子方程式兩邊的氧原子相等，得到離子方程式為5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②5K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O～15C₂O₄^2-_～6MnO₄^-
          5×491g                 6mol
            x               24.00mL×10^-3×0.1mol•L^-l
x=0.982
K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)$\frac{0.982g}{2g}$×100%=49.1%，
故答案為：49.1%．

點(diǎn)評 本題考查了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計，離子方程式的書寫，中和滴定的計算，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．