Question

10．草酸铁晶体Fe₂（C₂O₄）₃•xH₂O通过相关处理后可溶于水，且能做净水剂，在110℃可完全失去结晶水．为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量，某实验小组做了如下实验：
步骤1：称量5.20g草酸铁晶体进行处理后，配制成250mL一定物质的量浓度的溶液．
步骤2：取所配溶液25.00mL于锥形瓶中，先加足量稀H₂SO₄酸化，再滴加KMnO₄溶液至草酸恰好全部氧化成二氧化碳，同时MnO₄^-被还原成Mn²⁺．向反应后的溶液中加入锌粉，加热至溶液黄色刚好消失，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3：用0.0200mol/LKMnO₄溶液滴定步骤2所得溶液至终点，消耗KMnO₄溶液V₁ mL，滴定中MnO₄^-被还原成Mn²⁺．
重复步骤2、步骤3的操作2次，分别滴定消耗0.0200mol/LKMnO₄溶液为V₂、V₃mL．
记录数据如下表：

实验编号	KMnO4溶液的浓（mol/L）	KMnO4溶液滴入的体积（mL）
1	0.0200	V1=20.02
2	0.0200	V2=23.32
3	0.0200	V3=19.98

请回答下列问题：
（1）草酸铁溶液能做净水剂的原因Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺（用离子方程式表示）．
（2）该实验步骤1和步骤3中使用的仪器除托盘天平、铁架台、滴定管夹、烧杯、玻璃棒外，需用下列仪器中的A、C、D、F（填序号）．
A．酸式滴定管       B．碱式滴定管     C．锥形瓶    D．胶头滴管       E．漏斗             F．250mL容量瓶
（3）实验步骤2中 KMnO₄氧化草酸的化学方程式为2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O；加入锌粉的目的是将Fe³⁺还原为Fe²⁺．
（4）步骤3滴定时是否选择指示剂否（是或否）；滴定终点的判断方法是加入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变为浅紫红色，且30s内浅紫红色不褪去．
（5）在步骤3中，下列滴定操作使测得的铁含量偏高的有AB．
A．滴定管用水洗净后直接注入KMnO₄溶液
B．滴定管尖嘴内在滴定前有气泡，滴定后气泡消失
C．读取KMnO₄溶液体积时，滴定前平视，滴定结束后俯视读数
（6）实验测得该晶体中结晶水的个数x为8．

Answer 1

分析 （1）草酸铁溶液中铁离子水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附悬浮杂质的作用；
（2）步骤1：称量5.20g草酸铁晶体进行处理后，配制成250mL一定物质的量浓度的溶液，结合配制溶液的步骤为：称量、溶解、转移、定容、摇匀等步骤选择需要的仪器，步骤3：用0.0200mol/LKMnO₄溶液滴定步骤2所得溶液至终点，需要锥形瓶、滴定管等；
（3）KMnO₄氧化草酸生成二氧化碳，高锰酸钾被还原为硫酸锰，结合原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式，加入锌粉的目的是还原铁离子；
（4）高锰酸钾溶液为紫红色，滴入最后一滴溶液变为紫红色且半分钟不变说明反应达到终点；
（5）依据滴定误差分析的方法判断，误差可以归结为标准液的体积消耗变化分析误差，c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$；
A．酸式滴定管要用标准液润洗；
B．滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失，读取标准溶液体积增大；
C．读取标准液体积时，滴定前平视读数，滴定后俯视读数，读取标准溶液体积减小；
（6）根据离子方程式计算，n（Fe）=5n（MnO₄^-），可以计算n（Fe），然后可以计算晶体中Fe₂（C₂O₄）₃物质的量，根计算摩尔质量得到x的值．

解答 解：（1）草酸铁溶液中铁离子水解生成氢氧化铁胶体，胶体具有吸附悬浮杂质的作用，反应的离子方程式为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺，
故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（胶体）+3H⁺；
（2）步骤1：称量5.20g草酸铁晶体进行处理后，配制成250mL一定物质的量浓度的溶液，结合配制溶液的步骤为：称量、溶解、转移、定容、摇匀等步骤选择需要的仪器主要有：托盘天平、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管等，步骤3：用0.0200mol/LKMnO₄溶液滴定步骤2所得溶液至终点，高锰酸钾溶液具有强氧化性，能腐蚀橡胶管，需要盛放在酸式滴定管则，滴定过程中需要锥形瓶、铁架台等，该实验步骤1和步骤3中使用的仪器除托盘天平、铁架台、滴定管夹、烧杯、玻璃棒外，需用下列仪器中的A、C、D、F，
故答案为：A、C、D、F；
（3）KMnO₄氧化草酸生成二氧化碳，高锰酸钾被还原为硫酸锰，结合原子守恒和电子守恒配平书写化学方程式，加入锌粉的目的是将Fe³⁺还原为Fe²⁺，
故答案为：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O；将Fe³⁺还原为Fe²⁺；
（4）高锰酸钾溶液为紫红色，步骤3滴定时不需要选择指示剂，反应终点判断为：加入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变为浅紫红色，且30s内浅紫红色不褪去，
故答案为：否；加入最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变为浅紫红色，且30s内浅紫红色不褪去；
（5）A．酸式滴定管要用标准液润洗，滴定管用蒸馏水洗涤后，立即装入标准液，标准液浓度减小，消耗标准液体积增大，测定结果偏高，故A符合；
B．滴定前滴定管尖嘴处有气泡，滴定后气泡消失，读取标准溶液体积增大，测定结果偏高，故B符合；
C．读取标准液体积时，滴定前平视读数，滴定后俯视读数，读取标准溶液体积减小，测定结果偏小，故C不符合；
故答案为：AB；
（6）用0.0200mol/LKMnO₄溶液滴定步骤2所得溶液至终点，消耗KMnO₄溶液V₁ mL，滴定中MnO₄^-被还原成Mn²⁺．
重复步骤2、步骤3的操作2次，分别滴定消耗0.0200mol/LKMnO₄溶液为V₂、V₃mL，计算平均值，实验2数值误差较大舍去，消耗体积V=$\frac{20.02+19.98}{2}$ml=20.00ml，
铁元素守恒，高锰酸钾溶液滴定亚铁离子发生的反应为：
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5              1
n          0.0200mol/L×0.0200L
n=0.002mol，
250ml溶液中含铁元素物质的量=0.002mol×$\frac{250}{25}$=0.02mol，Fe₂（C₂O₄）₃•xH₂O物质的量=0.01mol，
5.20g草酸铁晶体摩尔质量=$\frac{5.20g}{0.01mol}$=520g/mol，
Fe₂（C₂O₄）₃•xH₂O=520，
x=8，
故答案为：8．

点评 本题考查了物质性质的实验探究，实验方案的设计与分析计算，主要是滴定实验的过程分析和误差分析，掌握基础是关键，题目难度中等．