Question

11．三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•xH₂O）是制備負載型活性鐵催化劑的主要原料，也是一些有機反應的良好催化劑，在工業上具有一定的應用價值．常用三氯化鐵與草酸鉀直接合成三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀．
為測定該晶體中鐵的含量和草酸根的含量，某實驗小組做了如下實驗：
Ⅰ草酸根含量的測定
步驟一：稱量10.00g三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體，配制成500ml溶液．
步驟二：取所配溶液25.00ml于錐形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，用0.060mol•L^-1 KMnO₄標準溶液滴定至終點（保留溶液待下一步分析使用），消耗KMnO₄溶液20.02ml．
重復步驟二操作，滴定消耗0.060mol/L KMnO₄溶液19.98ml．
Ⅱ鐵含量的測定
步驟三：向步驟二所得溶液中加入一小匙鋅粉，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，溶液仍呈酸性．
步驟四：用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步驟三所得溶液至終點，消耗KMnO₄溶液20.01ml．
重復步驟二至四操作，滴定消耗0.010mol/L KMnO₄溶液19.99ml．
請回答下列問題：
（1）配制三草酸合鐵酸鉀溶液的操作步驟依次是：稱量、溶解、轉移、洗滌并轉移、定容、搖勻；
（2）滴定時，下列滴定方式中，最合理的是B（夾持部分略去）（填字母序號）．

理由為堿式滴定管乳膠易被腐蝕；滴定終點現象為：出現淺紅色半分鐘不褪色；若在接近滴定終點時，用少量蒸餾水將錐形瓶內壁沖洗一下，再繼續滴定至終點，對實驗結果會無影響（偏大、偏小、無影響）；
（3）加入鋅粉的目的是將Fe³⁺還原成Fe²⁺；
（4）滴定中MnO₄^-被還原成Mn²⁺，試寫出步驟二和三中發生反應的離子方程式：5C₂O${\;}_{4}^{2-}$+2MnO${\;}_{4}^{-}$+16H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑，5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（5）實驗測得該晶體中鐵的質量分數為11.20%．在步驟二中，若加入的KMnO₄溶液量不夠，則測得的鐵含量偏高．（選填“偏低”、“偏高”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）根據配制一定物質的量濃度的溶液的操作步驟判斷：在配制物質的量濃度的溶液時，要經過：計算→稱量→溶解→移液、洗滌→振蕩→定容→搖勻等步驟；
（2）高錳酸鉀具有強氧化性，能氧化堿式滴定管乳膠；滴定終點時，高錳酸鉀稍過量，此時溶液出現淺紅色半分鐘不褪色；滴定發生的是氧化還原反應，稀釋不影響滴定結果；
（3）鋅粉能與Fe³⁺反應，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
（4）根據物質的性質和書寫離子方程式的有關要求書寫離子方程式；
（5）根據離子方程式計算晶體中鐵的質量分數；若在步驟二中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會有部分草酸根離子未被氧化，在步驟三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．

解答 解：（1）在配制物質的量濃度的溶液時，要經過：計算→稱量→溶解→移液、洗滌→振蕩→定容→搖勻等步驟；
故答案為：溶解；定容；
（2）高錳酸鉀具有強氧化性，能氧化堿式滴定管乳膠，故選用酸式滴定管盛放高錳酸鉀溶液；滴定終點時，高錳酸鉀稍過量，此時溶液出現淺紅色半分鐘不褪色；滴定發生的是氧化還原反應，稀釋不影響滴定結果；
故答案為：B；堿式滴定管乳膠易被腐蝕；出現淺紅色半分鐘不褪色；無影響；
（3）加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺，使Fe²⁺在步驟三中與KMnO₄發生氧化還原反應；
故答案為：將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
（4）在步驟二中高錳酸鉀氧化草酸跟生成CO₂，的離子反應為：5C₂O${\;}_{4}^{2-}$+2MnO${\;}_{4}^{-}$+16H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑；在步驟三中高錳酸鉀氧化^_Fe2+生成Fe³⁺，離子反應為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5C₂O${\;}_{4}^{2-}$+2MnO${\;}_{4}^{-}$+16H⁺═2Mn²⁺+8H₂O+10CO₂↑；5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（5）根據步驟三中的離子反應可知：n（Fe）=5n（MnO₄^-）=5×$\frac{20.02mL+19.98mL}{2}$×0.01 mol•L^-1×10^-3×20=2.0×10^-2mol，m（Fe）=56 g•mol^-1×2.0×10^-2mol=1.12g．晶體中鐵的質量分數=$\frac{1.12g}{10g}$×100%=11.2%，若在步驟二中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會有部分草酸根離子未被氧化，在步驟三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：11.2%；偏高．

點評 本題考查較為綜合，涉及到溶液的配制、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，題目難度中等．