Question

13．三草酸合鐵酸鉀晶體（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(cè)定該晶體中鐵的含量和結(jié)晶水的含量，某實(shí)驗(yàn)小組做了如下實(shí)驗(yàn)：
（1）鐵含量的測(cè)定
步驟一：稱(chēng)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(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19.98ml
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
①配制三草酸合鐵酸鉀溶液的操作步驟依次是：稱(chēng)量、溶解、轉(zhuǎn)移、洗滌并轉(zhuǎn)移、定容搖勻．下列操作會(huì)使配制的三草酸合鐵酸鉀溶液濃度偏低的是AC
A．沒(méi)有洗滌燒杯和玻璃棒
B．選用的容量瓶?jī)?nèi)有少量蒸餾水
C．如果加水超過(guò)了刻度線，吸出水使液面恰好到刻度線
D．整個(gè)配制過(guò)程中，容量瓶不振蕩
②加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺．
③寫(xiě)出步驟三中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
④實(shí)驗(yàn)測(cè)得該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.20%或0.112．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”）
（2）結(jié)晶水的測(cè)定
將坩堝洗凈，烘干至恒重，記錄質(zhì)量；在坩堝中加入研細(xì)的三草酸合鐵酸鉀晶體，稱(chēng)量并記錄質(zhì)量；加熱至110℃，恒溫一段時(shí)間，置于空氣中冷卻，稱(chēng)量并記錄質(zhì)量；計(jì)算結(jié)晶水含量．請(qǐng)糾正實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的兩處錯(cuò)誤；加熱后的晶體要在干燥器中冷卻；；兩次稱(chēng)量質(zhì)量差不超過(guò)0.1g．

Answer 1

分析 （1）①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(guò)：計(jì)算→稱(chēng)量→溶解→移液、洗滌→振蕩→定容→搖勻等步驟；
A．沒(méi)有洗滌燒杯和玻璃棒，導(dǎo)致配制的溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量偏��；
B．選用的容量瓶?jī)?nèi)有少量蒸餾水，不影響沉淀結(jié)果；
C．如果加水超過(guò)了刻度線，吸出水使液面恰好到刻度線，導(dǎo)致容量瓶中溶質(zhì)的物質(zhì)的量偏小，濃度偏低；
D．整個(gè)配制過(guò)程中，容量瓶不振蕩，會(huì)導(dǎo)致配制的溶液體積偏小，溶液濃度偏高；
②鋅粉能與Fe³⁺反應(yīng)，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
③根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和書(shū)寫(xiě)離子方程式的有關(guān)要求書(shū)寫(xiě)離子方程式；
④根據(jù)離子方程式計(jì)算，n（Fe）=5n（MnO₄^-）=5×$\frac{20.02mL+19.98mL}{2}$×0.01mol•L^-1×10^-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%，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；
（2）加熱后的晶體要在干燥器中冷卻，防止重新吸收空氣中的水分．另外在加熱時(shí)至少要稱(chēng)量?jī)纱钨|(zhì)量差，到兩次稱(chēng)量質(zhì)量差不超過(guò)0.1 g．

解答 解：（1）①在配制物質(zhì)的量濃度的溶液時(shí)，要經(jīng)過(guò)：計(jì)算→稱(chēng)量→溶解→移液、洗滌→振蕩→定容→搖勻等步驟；
A．沒(méi)有洗滌燒杯和玻璃棒，則配制的溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量偏小，配制的溶液濃度偏低，故A正確；
B．選用的容量瓶?jī)?nèi)有少量蒸餾水，對(duì)溶質(zhì)和最終配制溶液體積不影響，則不影響沉淀結(jié)果，故B錯(cuò)誤；
C．如果加水超過(guò)了刻度線，吸出水使液面恰好到刻度線，導(dǎo)致容量瓶中溶質(zhì)的物質(zhì)的量偏小，配制的濃度偏低，故C正確；
D．整個(gè)配制過(guò)程中，容量瓶不振蕩，先加入的是密度較大的溶液，后加入的洗滌燒杯和玻璃棒的溶液密度較小，造成溶液密度不均勻，如果搖均勻密度大的和密度小的相溶體積會(huì)比二者原體積之和小，配制的溶液濃度偏高，故D錯(cuò)誤；
故答案為：溶解；定容；AC；
②加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺，
故答案為：將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
③在步驟三中發(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；
④根據(jù)步驟三中的離子反應(yīng)可知：n（Fe）=5n（MnO₄^-）=5×$\frac{20.02mL+19.98mL}{2}$×0.01 mol•L^-1×10^-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)為：$\frac{0.56g}{5g}$×100%=11.20%，
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，
故答案為：11.20%或0.112；偏高；
（2）加熱后的晶體要在干燥器中冷卻，防止重新吸收空氣中的水分．另外在加熱時(shí)至少要稱(chēng)量?jī)纱钨|(zhì)量差，到兩次稱(chēng)量質(zhì)量差不超過(guò)0.1 g，故答案為：加熱后的晶體要在干燥器中冷卻； 兩次稱(chēng)量質(zhì)量差不超過(guò)0.1 g．

點(diǎn)評(píng) 本題考查探究物質(zhì)組成、測(cè)量物質(zhì)含量的方法，題目難度中等，涉及到溶液的配制、滴定和結(jié)晶等操作、質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算等知識(shí)，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．