Question

14．三草酸合鐵酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•xH₂O）是一種光敏材料，在110℃可完全失去結(jié)晶水．為測定該晶體中鐵的含量，某實(shí)驗(yàn)小組做了如下實(shí)驗(yàn)：
鐵含量的測定
步驟一：稱量5.00g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)后的溶液中加入一小匙鋅粉，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(shí)，溶液仍呈酸性．
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/L KMnO₄溶液分別為19.98mL和20.00mL．請(qǐng)回答下列問題：
（1）滴定過程中，高錳酸鉀應(yīng)盛裝在酸式滴定管中（填“酸式”或“堿式”）．
（2）用離子方程式表示步驟二中涉及到的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O； Zn+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Zn²⁺．
（3）步驟三中滴定終點(diǎn)的判定：當(dāng)最后一滴高錳酸鉀加入后，溶液顏色變?yōu)樽霞t（淺紅色）色，且半分鐘內(nèi)不褪色．
（4）在步驟二中，若加入的KMnO₄溶液的量不夠，則測得的鐵含量偏高．
在步驟三中，若滴定前仰視讀數(shù)，滴定后俯視讀數(shù)，則測得的鐵含量偏低．（選填“偏低”、“偏高”、“不變”）
（5）實(shí)驗(yàn)測得該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.2%．

Answer 1

分析 根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液的操作步驟判斷：在配制物質(zhì)的量濃度的溶液時(shí)，要經(jīng)過：計(jì)算→稱量→溶解→移液、洗滌→振蕩→定容→搖勻等步驟；
（1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕橡皮管；
（2）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)后的溶液中加入一小匙鋅粉，加熱至黃色剛好消失，發(fā)生的反應(yīng)是草酸根離子被高錳酸根離子酸性溶液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化碳、錳離子和水，鐵離子和鋅反應(yīng)生成亞鐵離子和鋅離子；
（3）根據(jù)滴定原理以及高猛酸根離子的顏色來確定滴定終點(diǎn)；
（4）若在步驟二中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會(huì)有部分草酸根離子未被氧化，在步驟三中則會(huì)造成消耗酸性高錳酸鉀溶液的量偏大，從而計(jì)算出的鐵的量增多，含量偏高；若滴定前仰視讀數(shù)，滴定后俯視讀數(shù)讀取的標(biāo)準(zhǔn)溶液體積偏小，結(jié)合c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）c（標(biāo)準(zhǔn)）}{c（待測）}$分析判斷；
（5）根據(jù)離子方程式計(jì)算，n（Fe）=5n（MnO₄^-），可以計(jì)算m（Fe），然后可以計(jì)算晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答 解：（1）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕橡皮管，所以用酸式滴定管盛放，
故答案為：酸式；
（2）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氧化成二氧化碳，同時(shí)，MnO₄^-被還原成Mn²⁺，結(jié)合原子守恒和電荷守恒寫出反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
（3）當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液，溶液無色變?yōu)樽霞t色且半分鐘不褪色，則達(dá)到了滴定終點(diǎn)，
故答案為：當(dāng)最后一滴高錳酸鉀加入后，溶液顏色變?yōu)樽霞t（淺紅色）色，且半分鐘內(nèi)不褪色；
（4）若在步驟二中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會(huì)有部分草酸根離子未被氧化，在步驟三中則會(huì)造成消耗酸性高錳酸鉀溶液的量偏大，從而計(jì)算出的鐵的量增多，含量偏高，在步驟三中，若滴定前仰視讀數(shù)，滴定后俯視讀數(shù)，讀取標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積減小，則測得的鐵含量偏低，
故答案為：偏高；偏低；
（5）根據(jù)離子方程式計(jì)算，5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
n（Fe）=5n（MnO₄^-）=5×$\frac{20.02+19.98}{2}$×0.01×10^-3×10=1.0×10^-2mol，
m（Fe）=56 g•mol^-1×1.0×10^-2mol=0.56g．
晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.56g}{5g}$×100%=11.2%，
故答案為：11.2%；

點(diǎn)評(píng) 本題考查較為綜合，涉及到溶液的配制、滴定和結(jié)晶等操作，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)等問題，題目難度中等．