题目内容
【题目】三草酸合铁(III)酸钾K3[Fe
(C
2O4)3]3H2O(其相对分子质量为491),为绿色晶体,易溶于水,难溶于酒精。110℃下可完全失去结晶水,230℃时分解。它还具有光敏性,光照下即发生分解,是制备活性铁催化剂的原料。某化学小组制备该晶体,并测定其中铁的含量,进行如下实验:
Ⅰ.三草酸合铁(Ⅲ)酸钾的制备;
①称取5g硫酸亚铁固体,放入到100mL的烧杯中,然后加15mL馏水和5~6滴稀硫酸,加热溶解后,再加入25mL饱和草酸溶液,搅拌加热至沸。停止加热,静置,待析出固体后,抽滤、洗涤、干燥,得到FeC2O42H2O;
②向草酸亚铁固体中加入饱和K2C2O4溶液10mL,40oC水浴加热,边搅拌边缓慢滴加20mL3%H2O2溶液,变为深棕色,检验Fe2+是否完全转化为Fe3+,若氧化不完全,再补加适量的H2O2溶液;
③将溶液加热至沸,然后加入20mL饱和草酸溶液,沉淀立即溶解,溶液转为绿色。趁热抽滤,滤液转入100mL烧杯中,加入95%乙醇25mL,混匀后冷却,可以看到烧杯底部有晶体析出。晶体完全析出后,抽滤,用乙醇-丙酮混合液洗涤,置于暗处晾干即可。
(1)写出步骤①中,生成FeC2O42H2O晶体的化学方程式___。检验FeC2O42H2O晶体是否洗涤干净的方法是___。
(2)步骤②中检验Fe2+是否完全转化的操作为___。
(3)步骤③用乙醇-丙酮混合液洗涤,而不是用蒸馏水洗涤的原因是___。
Ⅱ.铁含量的测定:
步骤一:称量5.00g三草酸合铁酸钾晶体,配制成250mL溶液。
步骤二:取所配溶液25.00mL于锥形瓶中,加稀H2SO4酸化,滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化,MnO4-被还原成Mn2+,向反应后的溶液中逐渐加入锌粉,加热至黄色刚好消失,过滤、洗涤,将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中,此时溶液仍呈酸性。
步骤三:用0.0100mol/LKMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点,消耗KMnO4溶液20.02mL,滴定中MnO4-被还原成Mn2+。
步骤四:重复步骤二、步骤三操作,滴定消耗0.0100mol/LKMnO4溶液19.98mL。
(4)配制三草酸合铁酸钾溶液中用到的玻璃仪器有烧杯____,___,___。
(5)写出步骤三中发生反应的离子方程式____。
(6)实验测得该晶体中铁的质量分数为____(结果保留3位有效数字)。
【答案】FeSO4+H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O↓+H2SO4 用小试管取少量最后一次洗涤液,加入BaCl2溶液,如出现白色沉淀,说明沉淀没有洗涤干净,否则,沉淀已洗涤干净 滴加K3Fe(CN)6溶液,观察是否生成蓝色沉淀 减少草酸亚铁晶体的溶解,更快除去草酸亚铁晶体表面的水分 玻璃棒 胶头滴管 250mL容量瓶 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O 11.2%
【解析】
(1)草酸与硫酸亚铁在加热条件下生成FeC2O42H2O;固体吸附溶液中的硫酸根离子,可用检验硫酸根离子的方法检验沉淀是否洗涤干净;
(2)Fe2+与K3Fe(CN)6溶液会产生蓝色沉淀;
(3)FeC2O42H2O微溶于水,难溶于乙醇-丙酮;
(4)配制溶液,可用烧杯、玻璃棒、胶头滴管以及250mL容量瓶等;
(5)为亚铁离子与高锰酸钾的反应;
(6)结合反应的离子方程式,计算25mL溶液中含有亚铁离子,可计算5.00g三草酸合铁酸钾晶体中铁的质量分数。
(1)草酸与硫酸亚铁在加热条件下生成FeC2O42H2O,反应的方程式为FeSO4+H2C2O4+2H2OFeC2O42H2O↓+H2SO4,固体吸附溶液中的硫酸根离子,可用检验硫酸根离子的方法检验沉淀是否洗涤干净,方法是用小试管取少量最后一次洗涤液,加入BaCl2溶液,如出现白色沉淀,说明沉淀没有洗涤干净,否则,沉淀已洗涤干净,故答案为:FeSO4+H2C2O4+2H2O
FeC2O42H2O↓+H2SO4;用小试管取少量最后一次洗涤液,加入BaCl2溶液,如出现白色沉淀,说明沉淀没有洗涤干净,否则,沉淀已洗涤干净;
(2)Fe2+与K3Fe(CN)6溶液会产生蓝色沉淀,检验Fe2+是否已完全被氧化,可以用K3Fe(CN)6溶液,故答案为:滴加K3Fe(CN)6溶液,观察是否生成蓝色沉淀;
(3)由于FeC2O42H2O微溶于水,难溶于乙醇-丙酮,所以用乙醇-丙酮洗涤晶体的目的是减少草酸亚铁晶体的溶解,更快除去草酸亚铁晶体表面的水分;故答案为:减少草酸亚铁晶体的溶解,更快除去草酸亚铁晶体表面的水分;
(4)配制溶液,需要用烧杯、玻璃棒、胶头滴管以及250mL容量瓶等,故答案为:玻璃棒、胶头滴管、250mL容量瓶;
(5)在步骤三中发生的离子反应为:5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O,故答案为:5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O;
(6)n(Fe)=5n(MnO4-)=5×0.0100mol/L×19.98×10-3L≈1.0×10-3mol,m(Fe)=56gmol-1×1.0×10-3mol=0.056g。则5.00g三草酸合铁酸钾晶体中m(Fe)=0.056g×=0.56g,晶体中铁的质量分数=
×100%=11.2%,故答案为:11.2%。
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