Question

8．三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O）有很重要的用途．可用如图流程来制备．根据题意完成下列各题：

（1）若用铁和稀硫酸制备绿矾（FeSO₄•7H₂O）过程中，其中铁（填物质名称）往往要过量，理由是防止Fe²⁺被氧化．
（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1：称量5.000g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250ml溶液．
步骤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3：在酸性条件下，用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步骤二所得溶液至终点，共做三次实验，平均消耗KMnO₄溶液20.00ml，滴定中MnO₄^-，被还原成Mn²⁺．
（3）步骤1中，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）步骤2中，加入锌粉的目的是将Fe³⁺全部还原成Fe²⁺．
（5）步骤3中，发生反应的离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（6）步骤2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”）
（7）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 制备K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的流程：硫酸亚铁加入稀硫酸抑制Fe²⁺水解，硫酸亚铁与草酸反应生成草酸亚铁沉淀，用过氧化氢将草酸亚铁氧化为K₃[Fe（C₂O₄）₃]，加入草酸溶液煮沸后，一定条件下结晶得到K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O晶体．
（1）依据亚铁盐易被氧化，需要加入铁粉防止氧化，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（2）溶液中得到绿矾的实验操作是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥步骤得到；
（3）依据溶液配制的步骤选择需要的仪器，配制溶液步骤为，称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀；
（4）根据锌粉能与Fe³⁺反应，加入锌粉的目的是将Fe³⁺全部还原成Fe²⁺；
（5）步骤3中是高锰酸钾在酸溶液中氧化亚铁离子为铁离子，本身被还原为锰离子的反应，依据电荷守恒和原子守恒配平得到离子方程式；
（6）若在步骤2中滴入酸性高锰酸钾溶液不足，则会有部分草酸根未被氧化，在步骤3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；
（7）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）Fe²⁺容易被空气中的氧气氧化，所以可用铁粉将Fe³⁺还原成Fe²⁺，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，同时不引入杂质，
故答案为：铁；防止Fe²⁺被氧化；
（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，
故答选：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；洗涤；
（4）加入锌粉的目的是将Fe³⁺全部还原成Fe²⁺，
故答案为：将Fe³⁺全部还原成Fe²⁺；
（5）MnO₄^-能氧化Fe²⁺得到Fe³⁺和Mn²⁺，在步骤3中发生的离子反应为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（6）若在步骤2中滴入酸性高锰酸钾溶液不足，则会有部分草酸根未被氧化，在步骤3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，
故答案为：偏高；
（7）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 本题主要考查溶液的配制、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．