Question

K₃[Fe（C₂O₄）₃]?3H₂O[三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體]易溶于水，難溶于乙醇，可作為有機反應的催化劑．實驗室可用鐵屑為原料制備，相關反應過程如下．請回答下列問題：

（1）鐵屑中常含硫元素，因而在制備FeSO₄時會產生有毒的H₂S氣體，該氣體可用氫氧化鈉溶液吸收．下列吸收裝置正確的是

 

（填序號）．

（2）在得到的FeSO₄溶液中需加入少量的H₂SO₄酸化，目的是

 

，得到K₃[Fe（C₂O₄）₃]溶液后，加入乙醇的目的是

 

．
（3）晶體中所含結晶水可通過重量分析法測定，主要步驟有：①稱量，②置于烘箱中脫結晶水，③冷卻，④稱量，⑤重復②～④至恒重，⑥計算．步驟⑤的目的是

 

．
（4）C₂O₄^2-可被酸性KMnO₄溶液氧化為CO₂氣體，故實驗產物中K₃[Fe（C₂O₃）₃]?3H₂O含量測定可用KMnO₄標準溶液滴定．
①寫出滴定過程中發生反應的離子方程式

 

．
②下列滴定操作中使滴定結果偏高的是

 

（填序號）．
A．滴定管用蒸餾水洗滌后，立即裝入標準液
B．錐形瓶在裝待測液前未用待測液潤洗
C．滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失
D．讀取標準液體積時，滴定前仰視讀數，滴定后俯視讀數
③取產物10.0g配成100mL溶液，從中取出20mL于錐形瓶中，用濃度為0.1mol?L^-l的酸性KMnO₄溶液滴定，達到滴定終點時消耗酸性KMnO₄溶液24.00mL，則產物中K₃[Fe（C₂O₄）₃]?3H₂O的質量分數為

 

[已知摩爾質量M{ K₃[Fe（C₂O₄）₃]?3H₂O）=491g?mol^-1]．

Answer 1

分析：（1）氣體吸收裝置中既要吸收氣體又能排出不反應的氣體；
（2）亞鐵離子易水解生成氫氧化亞鐵，酸能抑制其水解；溫度高時，雙氧水易水解；根據相似相溶原理分析；
（3）步驟⑤的是檢驗晶體中的結晶水是否已全部失去；
（4）①C₂O₄^2-可被酸性KMnO₄溶液氧化為CO₂氣體，依據原子守恒和原子守恒配平書寫離子方程式；
②依據滴定誤差分析的方法判斷，誤差可以歸結為標準液的體積消耗變化分析誤差，c（待測）=

c(標準)V(標準)

V(待測)

，
A．酸式滴定管要用標準液潤洗；
B．錐形瓶用待測液潤洗會增大消耗標準液的體積；
C．滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失，讀取標準溶液體積增大；
D．讀取標準液體積時，滴定前仰視讀數，滴定后俯視讀數，讀取標準溶液體積減小；
③依據滴定實驗的離子方程式定量關系計算三草酸鐵鉀的物質的量，計算得到質量分數．

解答：解：（1）A．該裝置中硫化氫與氫氧化鈉溶液接觸面積大，從而使硫化氫吸收較完全，且該裝置中氣壓較穩定，不產生安全問題，故A正確；
B．硫化氫與氫氧化鈉接觸面積較小，所以吸收不完全，故B錯誤；
C．沒有排氣裝置，導致該裝置內氣壓增大而產生安全事故，故C錯誤；
D．該裝置中應遵循“長進短出”的原理，故D錯誤；
故選A；
（2）硫酸亞鐵易水解而是其氣壓呈酸性，加熱稀硫酸能抑制亞鐵離子水解；根據相似相溶原理知，三草酸合鐵酸鉀在乙醇中溶解度小，所以可以用乙醇使三草酸合鐵酸鉀析出，
故答案為：防止Fe²⁺的水解；三草酸合鐵酸鉀在乙醇中溶解度小，利于晶體析出；
（3）步驟⑤的是檢驗晶體中的結晶水是否已全部失去，故答案為：檢驗晶體中的結晶水是否已全部失去；
（4）①C₂O₄^2-可被酸性KMnO₄溶液氧化為CO₂氣體，依據原子守恒和原子守恒可知離子方程式為2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②由c（待測）=

c(標準)V(標準)

V(待測)

可知，
A．酸式滴定管要用標準液潤洗，滴定管用蒸餾水洗滌后，立即裝入標準液，標準液濃度減小，消耗標準液體積增大，測定結果偏高，故A符合；
B．錐形瓶用待測液潤洗會增大消耗標準液的體積，錐形瓶在裝待測液前未用待測液潤洗，符合實驗要求，故B不符合；
C．滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失，讀取標準溶液體積增大，測定結果偏高，故C符合；
D．讀取標準液體積時，滴定前仰視讀數，滴定后俯視讀數，讀取標準溶液體積減小，測定結果偏小，故D不符合；
故答案為：AC；
（5）取產物10.0g配成100mL溶液，從中取出20mL于錐形瓶中，用濃度為0.1mol?L^-l的酸性KMnO₄溶液滴定，達到滴定終點時消耗酸性KMnO₄溶液24.00mL，依據離子方程式定量關系分析計算，設三草酸合鐵酸鉀溶液的濃度為x，
                  2MnO₄^-+5C₂O₄2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O
                2           5
0.1mol?L^-l×24.00ml          x×20.00ml
x=0.300mol/L
100ml溶液中K₃[Fe（C₂O₄）₃]?3H₂O物質的量=0.300mol/L×0.1L×

1

3

=0.01mol，
則產物中K₃[Fe（C₂O₄）₃]?3H₂O的質量分數=

0.01mol×491g/mol

10.0g

×100%=49.1%，
故答案為：49.1%．

點評：本題考查了物質性質的實驗探究，實驗方案的設計與分析計算，主要是滴定實驗的過程分析和誤差分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．