Question

11．三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O可用于摄影和蓝色印刷．可用如下流程来制备．

根据题意完成下列各题：
（1）若用铁和稀硫酸制备FeSO₄•7H₂O，铁（填物质名称）往往要过量．
（2）要从溶液中得到绿矾，必须进行的实验操作是bcae．（按前后顺序填）
a．过滤洗涤     b．蒸发浓缩       c．冷却结晶       d．灼烧       e．干燥
某课外化学兴趣小组为测定三草酸合铁酸钾晶体（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O）中铁元素含量，做了如下实验：
步骤一：称量5.000g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被氧化成二氧化碳，同时，MnO₄^-．被还原成Mn²⁺．向反应后的溶液中加入一定量锌粉，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，溶液仍里酸性．
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；
（3）配制三草酸合铁酸钾溶液需要使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有250ml容量瓶；主要操作步骤依次是：称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀．
（4）加入锌粉的目的是将Fe³⁺还原成Fe²⁺，为进一步测定铁元素的含量做准备．
（5）实验测得该晶体中铁的质量分数为11.12%．在步骤二中，若加入的KMnO₄的溶液的量不够，则测得的铁含量偏高．（选填“偏低”“偏高”“不变”）
（6）某同学将8.74g无水三草酸合铁酸钾（K₃[Fe（C₂O₄）₃]）在一定条件下加热分解，所得固体的质量为5.42g，同时得到密度为1.647g/L（已折合成标准状况下）气体．研究固体产物得知，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K₂CO₃．写出该分解反应的化学方程式2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO↑+5CO₂↑．．

Answer 1

分析 （1）亚铁离子易被空气中的氧气氧化为铁离子，需要加入过量的铁粉避免亚铁离子被氧化；
（2）根据溶液来得到晶体来分析实验操作；
（3）根据实验操作的步骤以及每步操作需要仪器确定反应所需仪器；
（4）锌粉能与Fe³⁺反应，加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺；
（5）依据化学方程式或离子方程式计算，注意配制溶液的体积变化；加入的KMnO₄的溶液的量不足，导致草酸根有剩余，再滴定亚铁离子时，进行与高锰酸钾反应，使的滴定亚铁离子消耗的高锰酸钾的体积偏大；
（6）根据气体的密度为求出其摩尔质量，然后根据摩尔质量和质量守恒来判断成分；依据信息：固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K₂CO₃，结合电子得失守恒，可推测铁元素只能以亚铁和铁单质的形式存在；最后写出方程式．

解答 解：（1）亚铁离子易被空气中的氧气氧化为铁离子，需要加入过量的铁粉避免亚铁离子被氧化，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
故答案为：铁；
（2）将混合液来制备绿矾时应先将溶液加热浓缩、然后冷却结晶，将析出的固体过滤、洗涤、干燥，即可得到绿矾，
故答案为：bcae；
（3）配制步骤有计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，一般用托盘天平称量，用药匙取用药品，在烧杯中溶解，冷却后转移到250mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，当加水至液面距离刻度线1～2cm时，改用胶头滴管滴加，所以需要的仪器为：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管；
故答案为：250ml容量瓶；溶解，洗涤；
（4）向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，加热至溶液完全由黄色变为浅绿色，说明加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺；
故答案为：将Fe³⁺还原成Fe²⁺，为进一步测定铁元素的含量做准备；
（5）再重复（1）、（2）步骤两次，滴定消耗0.01moL/KMnO₄溶液平均体积为19.98mL；
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
5mol    1mol
n（Fe²⁺） 0.010×0.01998mol
配制成250moL溶液，取所配溶液25.00moL进行的中和滴定实验，含亚铁离子物质的量n（Fe²⁺）=5×0.010×0.01998mol：所以250ml溶液中亚铁离子物质的量为：10×5×0.010×0.01998mol：铁的质量分数ω（Fe）=[10×5×0.010×0.01998mol×56 g/mol]÷5.000 g×100%=11.12%；
加入的KMnO₄的溶液的量不足，导致草酸根有剩余，再滴定亚铁离子时，进行与高锰酸钾反应，使的滴定亚铁离子消耗的高锰酸钾的体积偏大，导致测定的亚铁离子的物质的量偏大，故铁元素的质量偏大，计算测定的铁元素的质量分数偏高，
故答案为：11.12%；偏高；
（6）气体密度为1.647g/L，其摩尔质量为1.647g/L×22.4L/mol=36.9g/mol，所以气体为CO和C0₂，两者的物质的量之比$\frac{44-36.9}{36.9-28}$=$\frac{4}{5}$，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K₂CO₃，结合电子得失守恒，可推测铁元素只能以亚铁和铁单质的形式存在，故方程式为：2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO↑+5CO₂↑；
故答案为：2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO↑+5CO₂↑．

点评 本题考查较为综合，涉及到溶液的配制、滴定操作的指示剂选择，氧化还原反应的离子方程式的书写，化学方程式的计算，注意基础实验知识的积累，把握实验步骤、原理和注意事项等问题．