题目内容
【题目】三草酸合铁酸钾晶体(K3[Fe(C2O4) 3]·xH2O)是一种光敏材料,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:
(1)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成二氧化碳,同时,MnO4-被还原成Mn2+。向反应后的溶液中加入一小匙锌粉,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0.010mol/L KMnO4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+。
重复步骤二、步骤三操作,滴定消耗0.010mol/LKMnO4溶液19.98ml。
请回答下列问题:
①配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是:称量、 、转移、洗涤并转移、 摇匀。
②加入锌粉的目的是 。
③写出步骤三中发生反应的离子方程式 。
④实验测得该晶体中铁的质量分数为 。在步骤二中,若加入的KMnO4溶液的量不够,则测得的铁含量 。(选填“偏低”“偏高”“不变”)
(2)结晶水的测定
将坩埚洗净,烘干至恒重,记录质量;在坩锅中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体,称量并记录质量;加热至110℃,恒温一段时间,置于空气中冷却,称量并记录质量;计算结晶水含量。请纠正实验过程中的两处错误: ; 。
【答案】(1)①溶解 定容;②将溶液中的Fe3+全部还原为Fe2+。;③8H++MnO-4+5Fe2+=Mn2++5Fe3++4H2O;④11.2% 偏高
(2)加热后的晶体要在干燥器中冷却;将盛有样品的坩埚进行多次加热,干燥器中冷却,称量并记录质量,直至两次称量质量几乎相等(或质量差不超过0.1 g)
【解析】试题分析:(1)①在配制物质的量浓度的溶液时,要经过:计算→称量→溶解→移液、洗涤→振荡→定容→摇匀等步骤。
②锌是活泼的金属,加入锌粉的目的是将Fe3+恰好还原成Fe2+,使Fe2+在步骤三中与KMnO4发生氧化还原反应。
③在步骤三中MnO4把Fe2+氧化为Fe2+,MnO4被还原为Mn2+,配平可得离子方程式为8H++MnO-4+5Fe2+=Mn2++5Fe3++4H2O。
④根据步骤三中的离子反应可知:n(Fe)=5n(MnO4-)=5×(20.02mL+19.98 mL)/2×0.01molL-1×10-3×10=1.0×10-2mol,m(Fe)=56gmol-1×1.0×10-2mol=0.56g,晶体中铁的质量分数=
×100%=11.2%;在步骤二中,若加入的KMnO4溶液的量不够,则导致草酸根有剩余,从而导致在第三步中消耗的酸性高锰酸钾会增加,因此测得的铁含量偏高;
(2)加热后的晶体要在干燥器中冷却,防止重新吸收空气中的水分。另外在加热时至少要称量两次质量差,到两次称量质量差不超过0.1g。