Question

8．三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O）有很重要的用途．可用如圖流程來制備．根據(jù)題意完成下列各題：

（1）若用鐵和稀硫酸制備綠礬（FeSO₄•7H₂O）過程中，其中鐵（填物質(zhì)名稱）往往要過量，理由是防止Fe²⁺被氧化．
（2）要從溶液中得到綠礬，必須進行的實驗操作是bcae．（按前后順序填）
a．過濾洗滌     b．蒸發(fā)濃縮     c．冷卻結(jié)晶    d．灼燒    e．干燥
某興趣小組為測定三草酸合鐵酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O）中鐵元素含量，做了如下實驗：
步驟1：稱量5.000g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250ml溶液．
步驟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被氧化成二氧化碳，同時，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，溶液仍里酸性．
步驟3：在酸性條件下，用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步驟二所得溶液至終點，共做三次實驗，平均消耗KMnO₄溶液20.00ml，滴定中MnO₄^-，被還原成Mn²⁺．
（3）步驟1中，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）步驟2中，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺全部還原成Fe²⁺．
（5）步驟3中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（6）步驟2中，若加入的KMnO₄的溶液的量不夠，則測得的鐵含量偏高．（選填“偏低”、“偏高”、“不變”）
（7）某同學(xué)將8.74g無水三草酸合鐵酸鉀（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，同時得到密度為1.647g/L（已折合成標準狀況下）氣體．研究固體產(chǎn)物得知，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃．寫出該分解反應(yīng)的化學(xué)方程式2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO+5CO₂．

Answer 1

分析 制備K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的流程：硫酸亞鐵加入稀硫酸抑制Fe²⁺水解，硫酸亞鐵與草酸反應(yīng)生成草酸亞鐵沉淀，用過氧化氫將草酸亞鐵氧化為K₃[Fe（C₂O₄）₃]，加入草酸溶液煮沸后，一定條件下結(jié)晶得到K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O晶體．
（1）依據(jù)亞鐵鹽易被氧化，需要加入鐵粉防止氧化，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）溶液中得到綠礬的實驗操作是蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥步驟得到；
（3）依據(jù)溶液配制的步驟選擇需要的儀器，配制溶液步驟為，稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌、定容、搖勻；
（4）根據(jù)鋅粉能與Fe³⁺反應(yīng)，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺全部還原成Fe²⁺；
（5）步驟3中是高錳酸鉀在酸溶液中氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子的反應(yīng)，依據(jù)電荷守恒和原子守恒配平得到離子方程式；
（6）若在步驟2中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會有部分草酸根未被氧化，在步驟3中則會造成消耗酸性高錳酸鉀溶液的量偏大，從而計算出的鐵的量增多；
（7）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)量守恒來判斷成分；依據(jù)信息：固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃，結(jié)合電子得失守恒，可推測鐵元素只能以亞鐵和鐵單質(zhì)的形式存在；最后寫出方程式．

解答 解：（1）Fe²⁺容易被空氣中的氧氣氧化，所以可用鐵粉將Fe³⁺還原成Fe²⁺，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，同時不引入雜質(zhì)，
故答案為：鐵；防止Fe²⁺被氧化；
（2）將混合液來制備綠礬時應(yīng)先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結(jié)晶，將析出的固體過濾、洗滌、干燥，即可得到綠礬，
故答選：bcae；
（3）配制步驟有計算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，一般用托盤天平稱量，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，當加水至液面距離刻度線1～2cm時，改用膠頭滴管滴加，所以需要的儀器為：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：250ml容量瓶；洗滌；
（4）加入鋅粉的目的是將Fe³⁺全部還原成Fe²⁺，
故答案為：將Fe³⁺全部還原成Fe²⁺；
（5）MnO₄^-能氧化Fe²⁺得到Fe³⁺和Mn²⁺，在步驟3中發(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；
（6）若在步驟2中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會有部分草酸根未被氧化，在步驟3中則會造成消耗酸性高錳酸鉀溶液的量偏大，從而計算出的鐵的量增多，含量偏高，
故答案為：偏高；
（7）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形式存在，而鹽只有K₂CO₃，結(jié)合電子得失守恒，可推測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．

點評 本題主要考查溶液的配制、滴定和結(jié)晶等操作，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．