Question

14．三草酸合铁酸钾晶体（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，某实验小组做了如下实验：
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/L KMnO₄溶液分别为19.98mL和20.00mL．请回答下列问题：
（1）滴定过程中，高锰酸钾应盛装在酸式滴定管中（填“酸式”或“碱式”）．
（2）用离子方程式表示步骤二中涉及到的相关化学反应：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O； Zn+2Fe³⁺═2Fe²⁺+Zn²⁺．
（3）步骤三中滴定终点的判定：当最后一滴高锰酸钾加入后，溶液颜色变为紫红（浅红色）色，且半分钟内不褪色．
（4）在步骤二中，若加入的KMnO₄溶液的量不够，则测得的铁含量偏高．
在步骤三中，若滴定前仰视读数，滴定后俯视读数，则测得的铁含量偏低．（选填“偏低”、“偏高”、“不变”）
（5）实验测得该晶体中铁的质量分数为11.2%．

Answer 1

分析 根据配制一定物质的量浓度的溶液的操作步骤判断：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；
（1）高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀橡皮管；
（2）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，发生的反应是草酸根离子被高锰酸根离子酸性溶液中发生氧化还原反应生成二氧化碳、锰离子和水，铁离子和锌反应生成亚铁离子和锌离子；
（3）根据滴定原理以及高猛酸根离子的颜色来确定滴定终点；
（4）若在步骤二中滴入酸性高锰酸钾溶液不足，则会有部分草酸根离子未被氧化，在步骤三中则会造成消耗酸性高锰酸钾溶液的量偏大，从而计算出的铁的量增多，含量偏高；若滴定前仰视读数，滴定后俯视读数读取的标准溶液体积偏小，结合c（待测）=$\frac{c（标准）c（标准）}{c（待测）}$分析判断；
（5）根据离子方程式计算，n（Fe）=5n（MnO₄^-），可以计算m（Fe），然后可以计算晶体中铁的质量分数；

解答 解：（1）高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀橡皮管，所以用酸式滴定管盛放，
故答案为：酸式；
（2）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⁺，结合原子守恒和电荷守恒写出反应的离子方程式为：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
（3）当滴入最后一滴KMnO₄溶液，溶液无色变为紫红色且半分钟不褪色，则达到了滴定终点，
故答案为：当最后一滴高锰酸钾加入后，溶液颜色变为紫红（浅红色）色，且半分钟内不褪色；
（4）若在步骤二中滴入酸性高锰酸钾溶液不足，则会有部分草酸根离子未被氧化，在步骤三中则会造成消耗酸性高锰酸钾溶液的量偏大，从而计算出的铁的量增多，含量偏高，在步骤三中，若滴定前仰视读数，滴定后俯视读数，读取标准溶液的体积减小，则测得的铁含量偏低，
故答案为：偏高；偏低；
（5）根据离子方程式计算，5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
n（Fe）=5n（MnO₄^-）=5×$\frac{20.02+19.98}{2}$×0.01×10^-3×10=1.0×10^-2mol，
m（Fe）=56 g•mol^-1×1.0×10^-2mol=0.56g．
晶体中铁的质量分数=$\frac{0.56g}{5g}$×100%=11.2%，
故答案为：11.2%；

点评 本题考查较为综合，涉及到溶液的配制、滴定和结晶等操作，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，题目难度中等．