Question

18．某草酸亚铁样品（FeC₂O₄•XH₂O）中含有少量硝酸亚铁．现用滴定法测定该样品中FeC₂O₄的含量．实验步骤为：

回答下列问题：
（1）滴定管在滴定前必须进行必要的操作，正确操作顺序为（填写编号）：③①②④
①洗涤 ②润洗 ③检漏 ④注液，排气泡，调液面
（2）上述滴定过程中所发生的反应如下，请配平方程式并将系数填入方框中．
①5Fe²⁺+1MnO${\;}_{4}^{-}$+8H⁺=5Fe³⁺+1Mn²⁺+4H₂O
②5H₂C₂O₄+2MnO${\;}_{4}^{-}$+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O
第一次滴定所发生的化学反应方程式是①②（填编号）；第二次滴定所发生的化学反应方程式是①（填编号）．
（3）加入适量Zn的作用是把铁离子还原为亚铁离子．
（4）如果第一次滴定所消耗的高锰酸钾溶液的体积是第二次的2倍，则FeC₂O₄•XH₂O与FeSO₄的物质的量之比为1：1．

Answer 1

分析 草酸亚铁样品（FeC₂O₄•XH₂O）中含有少量硝酸亚铁，加入20ml2mol/L的稀硫酸溶液，用0.0200mol/L的高锰酸钾溶液滴定发生反应，第一次滴定反应是：5Fe²⁺+5C₂O₄^2-+3MnO₄^-+24H⁺=5Fe³⁺+10CO₂↑+3Mn²⁺+12H₂O，再加入适量锌粉和过量稀硫酸含有铁离子为亚铁离子，用高锰酸钾溶液滴定亚铁离子，第二次滴定反应为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8 H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，依据两次滴定消耗高锰酸钾的量，分别计算铁元素物质的量和草酸根物质的量，计算得到化学式，
（1）中和滴定有检漏、洗涤、润洗、装液、取待测液于锥形瓶，然后加入指示剂进行滴定等操作；
（2）标注元素的化合价变化，依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒配平书写离子方程式，
①锰元素化合价+7价变化为+2价电子转移5，亚铁离子化合价+2价变化为+3价，电子转移1，电子守恒得到电子转移总数为5；
②锰元素化合价+7价变化为+2价电子转移5，草酸中碳元素化合价+3价变化为+4价，电子转移1×2，电子转移总数为10；
第一次滴定所发生的化学反应方程式是①②，第二次滴定所发生的化学反应方程式是①；
（3）锌粉具有还原性，加入锌粉把铁离子还原为亚铁离子；
（4）根据第二次滴定可计算亚铁离子所消耗高锰酸钾，进而确定草酸根离子消耗高锰酸钾，根据5Fe²⁺～MnO₄^-，5C₂O₄^2-～2MnO₄^-，可计算出亚铁离子和草酸根离子的物质的量，计算得到FeC₂O₄•XH₂O与FeSO₄的物质的量之比为．

解答 解：（1）操作的步骤是选择滴定管，检漏、洗涤、润洗、装液、使尖嘴充满溶液、调整液面、固定在滴定台上，然后调节液面记下读数．再取待测液于锥形瓶，然后加入指示剂进行滴定，定管在滴定前必须进行必要的操作，正确操作顺序为③①②④，
故答案为：③①②④；
（2）标注元素的化合价变化，依据氧化还原反应电子守恒和原子守恒配平书写离子方程式，
①锰元素化合价+7价变化为+2价电子转移5，亚铁离子化合价+2价变化为+3价，电子转移1，电子守恒得到电子转移总数为5，据此结合原子守恒、电荷守恒配平书写离子方程式为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8 H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：5，1，8，5，1，4；
②锰元素化合价+7价变化为+2价电子转移5，草酸中碳元素化合价+3价变化为+4价，电子转移1×2，电子转移总数为10，结合原子守恒、电荷守恒配平书写离子方程式为：5H₂C₂O₄+2MnO₄^-+6H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：5，2，6，10，2，8；
测定原理为：第一次滴定反应是：5Fe²⁺+5C₂O₄^2-+3MnO₄^-+24H⁺=5Fe³⁺+10CO₂↑+3Mn²⁺+12H₂O，第一次滴定所发生的化学反应方程式是①②，
第二次滴定反应为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8 H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，第二次滴定所发生的化学反应方程式是①，
故答案为：①②，①；
（3）锌粉具有还原性，加入锌粉把铁离子还原为亚铁离子，Zn+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Zn²⁺，
故答案为：把铁离子还原为亚铁离子；
（4）根据第二次滴定可计算亚铁离子所消耗高锰酸钾，进而确定草酸根离子消耗高锰酸钾，设亚铁离子物质的量共为x，第二次消耗高锰酸钾溶液的体积为V₂，
5Fe²⁺～MnO₄^-，
5       1
x      V₂×0.0200mol/L
x=0.1V₂mol
可计算出亚铁离子和草酸根离子的物质的量．设第一次消耗高锰酸钾溶液体积为V₁，草酸根物质的量为y
根据5Fe²⁺～MnO₄^-，
    5       1           
 0.1V₂  0.02V₂
  5C₂O₄^2-～2MnO₄^-，
   5       2
   y    0.02V₁ -0.02V₂
y=0.05V₁-0.05V₂
V₁=2V₂
y=0.05V₁-0.05V₂=0.1V₂-0.05V₂=0.05V₂
FeC₂O₄•XH₂O与FeSO₄的物质的量之比=0.05V₂：（0.1V₂-0.05V₂ ）=1：1，
故答案为：1：1．

点评 本题考查了物质组成的实验探究方法和实验过程分析判断，主要是滴定实验步骤，氧化还原反应离子方程式书写，物质组成的计算应用，掌握基础是解题关键，题目难度较大．