Question

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

根據(jù)題意完成下列各題：
（1）若用鐵和稀硫酸制備FeSO₄•7H₂O，鐵（填物質(zhì)名稱）往往要過(guò)量．
（2）要從溶液中得到綠礬，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作是bcae．（按前后順序填）
a．過(guò)濾洗滌     b．蒸發(fā)濃縮       c．冷卻結(jié)晶       d．灼燒       e．干燥
某課外化學(xué)興趣小組為測(cè)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(shí)驗(yàn)：
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(shí)，MnO₄^-．被還原成Mn²⁺．向反應(yīng)后的溶液中加入一定量鋅粉，加熱至黃色剛好消失，過(guò)濾，洗滌，將過(guò)濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時(shí)，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(diǎn)，消耗KMnO₄溶液20.02ml，滴定中MnO₄^-，被還原成Mn²⁺．
重復(fù)步驟二、步驟三操作，滴定消耗0.010mol/LKMnO₄溶液19.98ml；
（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250ml容量瓶；主要操作步驟依次是：稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、定容、搖勻．
（4）加入鋅粉的目的是將Fe³⁺還原成Fe²⁺，為進(jìn)一步測(cè)定鐵元素的含量做準(zhǔn)備．
（5）實(shí)驗(yàn)測(cè)得該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.12%．在步驟二中，若加入的KMnO₄的溶液的量不夠，則測(cè)得的鐵含量偏高．（選填“偏低”“偏高”“不變”）
（6）某同學(xué)將8.74g無(wú)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(zhì)量為5.42g，同時(shí)得到密度為1.647g/L（已折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下）氣體．研究固體產(chǎn)物得知，鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K₂CO₃．寫(xiě)出該分解反應(yīng)的化學(xué)方程式2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO↑+5CO₂↑．．

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(guò)量的鐵粉避免亞鐵離子被氧化；
（2）根據(jù)溶液來(lái)得到晶體來(lái)分析實(shí)驗(yàn)操作；
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作的步驟以及每步操作需要儀器確定反應(yīng)所需儀器；
（4）鋅粉能與Fe³⁺反應(yīng)，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
（5）依據(jù)化學(xué)方程式或離子方程式計(jì)算，注意配制溶液的體積變化；加入的KMnO₄的溶液的量不足，導(dǎo)致草酸根有剩余，再滴定亞鐵離子時(shí)，進(jìn)行與高錳酸鉀反應(yīng)，使的滴定亞鐵離子消耗的高錳酸鉀的體積偏大；
（6）根據(jù)氣體的密度為求出其摩爾質(zhì)量，然后根據(jù)摩爾質(zhì)量和質(zhì)量守恒來(lái)判斷成分；依據(jù)信息：固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K₂CO₃，結(jié)合電子得失守恒，可推測(cè)鐵元素只能以亞鐵和鐵單質(zhì)的形式存在；最后寫(xiě)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(guò)量的鐵粉避免亞鐵離子被氧化，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
故答案為：鐵；
（2）將混合液來(lái)制備綠礬時(shí)應(yīng)先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結(jié)晶，將析出的固體過(guò)濾、洗滌、干燥，即可得到綠礬，
故答案為：bcae；
（3）配制步驟有計(jì)算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，一般用托盤(pán)天平稱量，用藥匙取用藥品，在燒杯中溶解，冷卻后轉(zhuǎn)移到250mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，當(dāng)加水至液面距離刻度線1～2cm時(shí)，改用膠頭滴管滴加，所以需要的儀器為：托盤(pán)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(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(shuō)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(jìn)一步測(cè)定鐵元素的含量做準(zhǔn)備；
（5）再重復(fù)（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(jìn)行的中和滴定實(shí)驗(yàn)，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?jǐn)?shù)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(dǎo)致草酸根有剩余，再滴定亞鐵離子時(shí)，進(jìn)行與高錳酸鉀反應(yīng)，使的滴定亞鐵離子消耗的高錳酸鉀的體積偏大，導(dǎo)致測(cè)定的亞鐵離子的物質(zhì)的量偏大，故鐵元素的質(zhì)量偏大，計(jì)算測(cè)定的鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，
故答案為：11.12%；偏高；
（6）氣體密度為1.647g/L，其摩爾質(zhì)量為1.647g/L×22.4L/mol=36.9g/mol，所以氣體為CO和C0₂，兩者的物質(zhì)的量之比$\frac{44-36.9}{36.9-28}$=$\frac{4}{5}$，固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K₂CO₃，結(jié)合電子得失守恒，可推測(cè)鐵元素只能以亞鐵和鐵單質(zhì)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(diǎn)評(píng) 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(shū)寫(xiě)，化學(xué)方程式的計(jì)算，注意基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的積累，把握實(shí)驗(yàn)步驟、原理和注意事項(xiàng)等問(wèn)題．