Question

9．三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O）有很重要的用途．可用如圖流程來制備．根據題意完成下列各題：

（1）要從溶液中得到綠礬，必須進行的實驗操作是bcae．（按前后順序填）
a．過濾洗滌     b．蒸發濃縮     c．冷卻結晶    d．灼燒    e．干燥
某興趣小組為測定三草酸合鐵酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O）中鐵元素含量，做了如下實驗：
步驟1：稱量5.000g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250ml溶液．
步驟2：取所配溶液25.00ml于錐形瓶中，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，同時，MnO₄^-被還原成Mn²⁺．向反應后的溶液中加入一定量鋅粉，加熱至黃色剛好消失，過濾，洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時，溶液仍里酸性．
步驟3：在酸性條件下，用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步驟二所得溶液至終點，共做三次實驗，平均消耗KMnO₄溶液20.00ml，滴定中MnO₄^-，被還原成Mn²⁺．
（2）步驟1中，配制三草酸合鐵酸鉀溶液需要使用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒以外還有250ml容量瓶；
主要操作步驟依次是：稱量、溶解、轉移、洗滌、定容、搖勻．
（3）步驟2中，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺全部還原成Fe²⁺．
（4）步驟3中，發生反應的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（5）步驟2中，若加入的KMnO₄的溶液的量不夠，則測得的鐵含量偏高．（選填“偏低”、“偏高”、“不變”）
（6）某同學將8.74g無水三草酸合鐵酸鉀（K₃[Fe（C₂O₄）₃]）在一定條件下加熱分解，所得固體的質量為5.42g，同時得到密度為1.647g/L（已折合成標準狀況下）氣體（是物質的量之比為4：5的混合氣體）．研究固體產物得知，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃．寫出該分解反應的化學方程式2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO+5CO₂．

Answer 1

分析 綠礬溶解于稀硫酸后加入草酸得到草酸亞鐵晶體，過濾得到沉淀加入K₂Cr₂O₄、H₂O₂、H₂C₂O₄，反應后得到三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O），
（1）根據溶液來得到晶體來分析實驗操作，將混合液來制備綠礬時應先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結晶，將析出的固體過濾、洗滌、干燥；
（2）根據實驗操作的步驟以及每步操作需要儀器確定反應所需儀器；
（3）根據鋅粉能與Fe³⁺反應，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺全部還原成Fe²⁺；
（4）根據物質的性質和書寫離子方程式的要求來分析；
（5）若在步驟2中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會有部分草酸根未被氧化，在步驟3中則會造成消耗酸性高錳酸鉀溶液的量偏大，從而計算出的鐵的量增多；
（6）根據氣體的密度為求出其摩爾質量，然后根據摩爾質量和質量守恒來判斷成分；依據信息：固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃，結合電子得失守恒，可推測鐵元素只能以亞鐵和鐵單質的形式存在；最后寫出方程式．

解答 解：（1）將混合液來制備綠礬時應先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結晶，將析出的固體過濾、洗滌、干燥，即可得到綠礬，故答選：bcae；
（2）配制步驟有計算、稱量、溶解、冷卻、移液、洗滌、定容、搖勻等操作，一般用托盤天平稱量，用藥匙取用藥品，在燒杯中溶解，冷卻后轉移到250mL容量瓶中，并用玻璃棒引流，當加水至液面距離刻度線1～2cm時，改用膠頭滴管滴加，所以需要的儀器為：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：250ml容量瓶；洗滌；
（3）加入鋅粉的目的是將Fe³⁺全部還原成Fe²⁺，故答案為：將Fe³⁺全部還原成Fe²⁺；
（4）MnO₄^-能氧化Fe²⁺得到Fe³⁺和Mn²⁺，在步驟3中發生的離子反應為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（5）若在步驟2中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會有部分草酸根未被氧化，在步驟3中則會造成消耗酸性高錳酸鉀溶液的量偏大，從而計算出的鐵的量增多，含量偏高，
故答案為：偏高；
（6）氣體密度為1.647g/L，其摩爾質量為1.647g/L×22.4L/mol=36.9g/mol，所以氣體為CO和C0₂，兩者的物質的量之比$\frac{44-36.9}{36.9-28}$=$\frac{4}{5}$，固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃，結合電子得失守恒，可推測鐵元素只能以亞鐵和鐵單質的形式存在，故方程式為：2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO+5CO₂，
故答案為：2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO+5CO₂．

點評 本題主要考查溶液的配制、滴定和結晶等操作，注意基礎實驗知識的積累，把握實驗步驟、原理和注意事項等問題，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．