Question

16．化合物K_xFe（C₂O₄）_y•3H₂O（Fe为+3价）是一种军用光敏材料，实验室可以用如下的方法来制备这种材料并测定这种材料的组成．
I．制备

（1）结晶时应将饱和溶液用冰水冷却，同时放在黑暗处等待晶体的析出，这样操作的原因是用冰水冷却有利于析出更多的晶体，黑暗可以防止晶体分解
（2）操作 a 名称是过滤、洗涤
（3）称取一定质量的晶体置于锥形瓶中，加入足量蒸馏水和稀 H₂SO₄，将C₂O₄^2-转化为H₂C₂O₄后用0.1100mol/L KMnO₄溶液滴定，当消耗 KMnO₄溶液 24.00mL 时恰好完全反应；再向溶液中加入适量的还原剂，恰好将 Fe³⁺完全转化为 Fe²⁺，用相同浓度的 KMnO₄溶液继续滴定，当Fe²⁺完全氧化时，用去KMnO₄溶液4.00mL．第二次滴定的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，第二次滴定终点的现象为溶液变化为紫红色且半分钟不再变化．
（4）配制100mL 0.1100mol/L KMnO₄溶液及滴定实验中所需的玻璃仪器除烧杯，玻璃棒、胶头滴管、量筒、锥形瓶外还有100mL容量瓶、酸式滴定管（填仪器名称）．
（5）通过计算确定该材料的组成为：K₃Fe（C₂O₄）₃•3H₂O（填写化学式）．

Answer 1

分析 用K₂C₂O₄和FeCl₃制备该光敏材料，用K₂C₂O₄和FeCl₃溶解蒸发，冷却结晶，过滤洗涤得到得到晶体，为析出晶体更纯净，需要进行重结晶，溶解过滤洗涤和干燥得到光敏材料K_xF_e（C₂O₄）_y•3H₂O；
（1）由题目信息可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y•zH₂O（Fe为+3价）是一种光敏感材料，推知黑暗是为了防止晶体见光分解．
（2）操作a前一步是冷却结晶，结晶后自然要将晶体与母液分离，所以需要过滤，晶体表面有吸附的杂质，洗涤后再进行重结晶提纯．
（3）第二次滴定的离子化学方程式为高锰酸钾溶液滴定亚铁离子发生氧化还原反应的离子方程式，滴定终点是利用高锰酸钾溶液的紫红色判断反应达到终点；
（4）题目中明确说道包含物质的量溶液配制和滴定实验，所以需要容量瓶和滴定管，关键是要准确写出“100mL容量瓶”．而KMnO₄溶液有强氧化性，需用酸式滴定管盛放；
（5）由MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O可知，n（Fe³⁺）=5n（MnO₄^-），由2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知n（C₂O₄^2-）=$\frac{5}{2}$n（MnO₄^-），根据化学式，可求得y的值，根据化合价代数和为0计算x的值．

解答 解：（1）由题目信息可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y•zH₂O（Fe为+3价）是一种光敏感材料，推知黑暗是为了防止晶体见光分解，用冰水冷却降低溶解度，有利于析出更多的晶体；
故答案为：用冰水冷却有利于析出更多的晶体，黑暗可以防止晶体分解；
（2）操作a前一步是冷却结晶，结晶后自然要将晶体与母液分离，所以需要过滤，晶体表面有吸附的杂质，洗涤后再进行重结晶提纯．
故答案为：过滤、洗涤；
（3）第二次滴定的离子化学方程式为高锰酸钾溶液滴定亚铁离子发生氧化还原反应的离子方程式，反应为；MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，反应终点是利用滴入最后一滴高锰酸钾溶液，溶液变化为紫红色且半分钟不再变化，说明反应达到终点，
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，溶液变化为紫红色且半分钟不再变化；
（4）配制100mL 0.1000mol•L^-1KMnO₄溶液，由已有的仪器可知，还需要100mL容量瓶；由已有的仪器可知，滴定实验还需要滴定管，KMnO₄溶液有强氧化性，可以发生橡皮管，需用酸式滴定管盛放；
故答案为：100mL容量瓶、酸式滴定管；
（5）由MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O可知，n（Fe³⁺）=5n（MnO₄^-）=5×0.004L×0.10mol•L^-1=0.002mol，由2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知，n（C₂O₄^2-）=$\frac{5}{2}$n（MnO₄^-）=$\frac{5}{2}$×0.024L×0.10mol•L^-1=0.006mol，所以0.002mol：0.006mol=1：y，解得y=3，根据化合价代数和为0可知，x+3+3×（-2）=0，解得x=3，化合物K_xFe（C₂O₄）_y•3H₂O的化学式为：K₃Fe（C₂O₄）₃•3H₂O；
故答案为：K₃Fe（C₂O₄）₃•3H₂O．

点评 本题考查学生对工艺流程理解、阅读获取信息能力、溶液配制、氧化还原反应滴定与计算等，难度中等，需要学生具备阅读分析能力和灵活运用知识的解决问题能力．