Question

3．K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O[三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体]易溶于水，难溶于乙醇，可作为有机反应的催化剂．实验室可用废铁屑等物质为原料制备，并测定产品的纯度．相关反应的化学方程式为：
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
FeSO₄+H₂C₂O₄+2H₂O=FeC₂O₄•2H₂O↓+H₂SO₄
2FeC₂O₄•2H₂O+H₂O₂+H₂C₂O₄+3K₂C₂O₄=2K₃[Fe（C₂O₄）₃]+6H₂O
回答下列问题：
（1）使用废铁屑前，往往将其在1.0mol•L^-1 Na₂CO₃溶液中浸泡数分钟，其目的是除去铁屑表面的油污．然后使用倾析法（填写操作名称）分离并洗涤铁屑．
（2）析出的K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O晶体可通过如图所示装置通过减压过滤与母液分离．下列关于减压过滤的操作正确的是AD．
A．选择比布氏漏斗内径略小又能将全部小孔盖住的滤纸
B．放入滤纸后，直接用倾析法转移溶液和沉淀，再打开水龙头抽滤
C．洗涤晶体时，先关闭水龙头，用蒸馏水缓慢淋洗，再打开水龙头抽滤
D．抽滤完毕时，应先断开抽气泵和吸滤瓶之间的橡皮管，以防倒吸
（3）使用高锰酸钾法（一种氧化还原反应滴定法）可以测定所得产品的纯度．若需配制浓度为0.03000mol•L^-1 KMnO₄标准溶液240mL，应准确称取1.185g KMnO₄（保留四位有效数字，已知M _KMnO4=158.0g•mol^-1）．配制该标准溶液时，所需仪器除电子天平、药匙、烧杯、玻璃棒外，还缺少的玻璃仪器有250mL容量瓶、胶头滴管．配制过程中，俯视刻度线定容则导致所配溶液浓度偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（4）某同学称取2.000g产品，经预处理后配制成100mL溶液，移取25.00mL溶液于锥形瓶中，使用0.03000mol•L^-1KMnO₄标准溶液滴定，消耗标准溶液10.00mL．
①实际进行滴定时，往往使用酸化的KMnO₄标准溶液，写出该滴定反应的离子方程式5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O．
②判断到达滴定终点的现象是加入最后一滴KMnO₄标准溶液后，溶液呈浅红色，且30s内不变化．
③该产品的纯度为24.55%%（保留四位有效数字）

Answer 1

分析 （1）铁屑表面有油污，碳酸钠是强碱弱酸盐，溶液显碱性，可以除去铁屑表面的油污；由于铁是金属，不溶于水，可以使用倾析法分离并洗涤铁屑；
（2）A．滤纸大时，滤纸边缘与漏斗产生缝隙，使过滤速度慢，沉淀抽不干，滤纸小时，滤纸不能盖住所有孔，不能过滤；
B．放入滤纸后，用玻璃棒引流来转移溶液和沉淀，再打开水龙头抽滤；
C．洗涤晶体时，先关闭水龙头，用蒸馏水缓慢淋洗，再微接水龙头，将洗涤液慢慢透过全部晶体；
D．抽滤完毕时，应先断开抽气泵和吸滤瓶之间的橡皮管，以防倒吸；
（3）由于没有240ml容量瓶，所以应该配制250mL高锰酸钾溶液，根据n=cV计算高锰酸钾的物质的量，根据m=nM计算需要高锰酸钾的质量；
配制该标准溶液时，所需仪器除电子天平、药匙、烧杯、玻璃棒外，还缺少的玻璃仪器有250mL容量瓶、胶头滴管；
配制过程中，俯视刻度线定容则导致容量瓶中溶液的体积偏少，因此所配溶液浓度偏大；
（4）①反应中碳元素的化合价从+3价升高到+4价失去1个电子，而Mn元素的化合价从+7价降低到+2价得到5个电子，因此根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比是2：5，则根据原子守恒、电荷守恒配平后的方程式；
②由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，加入最后一滴KMnO₄标准溶液后，溶液呈浅红色，且30s内不变化，说明到达终点；
③根据①中方程式计算参加反应的草酸根的物质的量，根据碳元素守恒计算2.000g样品中K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的质量，进而计算样品纯度．

解答 解：（1）铁屑表面有油污，而碳酸钠是强碱弱酸盐，溶液显碱性，所以使用废铁屑前，往往将其在1.0mol．L^-1Na₂CO₃溶液中浸泡数分钟的目的是除去铁屑表面的油污；由于铁是金属，不溶于水，所以可以使用倾析法分离并洗涤铁屑，
故答案为：除去铁屑表面的油污；倾析法；
（2）A．选择比布氏漏斗内径略小又能将全部小孔盖住的滤纸，滤纸大时，滤纸边缘与漏斗产生缝隙，使过滤速度慢，沉淀抽不干，滤纸小时，滤纸不能盖住所有孔，不能过滤，故A正确；
B．放入滤纸后，用玻璃棒引流来转移溶液和沉淀，再打开水龙头抽滤，故B错误；
C．洗涤晶体时，先关闭水龙头，用蒸馏水缓慢淋洗，再微接水龙头，将洗涤液慢慢透过全部晶体，故C错误；
D．抽滤完毕时，应先断开抽气泵和吸滤瓶之间的橡皮管，以防倒吸，故D正确，
故选：AD；
（3）由于没有240ml容量瓶，所以应该配制250ml高锰酸钾溶液，则需要高锰酸钾的质量是0.03000 mol•L^-1×0.25L×158g/mol=1.185g；
配制该标准溶液时，所需仪器除电子天平、药匙、烧杯、玻璃棒外，还缺少的玻璃仪器有250mL容量瓶、胶头滴管；配制过程中，俯视刻度线定容，液面在刻度线下方，导致容量瓶中溶液的体积偏少，因此所配溶液浓度偏大，
故答案为：1.185；250mL容量瓶、胶头滴管；偏大；
（4）①反应中碳元素的化合价从+3价升高到+4价失去1个电子，而Mn元素的化合价从+7价降低到+2价得到5个电子，因此根据电子得失守恒可知氧化剂与还原剂的物质的量之比是2：5，则根据原子守恒、电荷守恒可知，配平后的方程式为：5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O；
②由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，所以判断到达滴定终点的现象是：加入最后一滴KMnO₄标准溶液后，溶液呈浅红色，且30s内不变化，
故答案为：加入最后一滴KMnO₄标准溶液后，溶液呈浅红色，且30s内不变化；
③根据方程式可知，参加反应的草酸根的物质的量是0.03000 mol•L^-1×0.01L×$\frac{5}{2}$=0.0007500mol，所以2.000g样品中K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的质量是0.0007500mol×$\frac{1}{3}$×491/mol×=0.491g，所以纯度为$\frac{0.491g}{2.000g}$×100%=24.55%，
故答案为：24.55%．

点评 本题以实验制备为载体，考查学生对操作的分析评价、物质的分离提纯、溶液配制、氧化还原反应滴定等，是对学生综合能力的考查，难度中等．