Question

13．三草酸合铁（Ⅲ）酸钾（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•xH₂O）是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机反应的良好催化剂，在工业上具有一定的应用价值．常用三氯化铁与草酸钾直接合成三草酸合铁（Ⅲ）酸钾．为测定该晶体中铁的含量和草酸根的含量，某实验小组做了如下实验：
Ⅰ草酸根含量的测定
步骤一：称量10.00g三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体，配制成500ml溶液．
步骤二：取所配溶液25.00ml于锥形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，用0.060mol•L^-1 KMnO₄标准溶液滴定至终点（保留溶液待下一步分析使用），消耗KMnO₄溶液20.02ml．
重复步骤二操作，滴定消耗0.060mol/L KMnO₄溶液19.98ml．
Ⅱ铁含量的测定
步骤三：向步骤二所得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．
步骤四：用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步骤三所得溶液至终点，消耗KMnO₄溶液20.01ml．
重复步骤二至四操作，滴定消耗0.010mol/L KMnO₄溶液19.99ml．
请回答下列问题：
（1）配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是：称量、溶解、转移、洗涤并转移、定容、摇匀；
（2）滴定时，下列滴定方式中，最合理的是B（夹持部分略去）（填字母序号）．

理由为碱式滴定管乳胶易被腐蚀；滴定终点现象为：出现浅红色半分钟不褪色；若在接近滴定终点时，用少量蒸馏水将锥形瓶内壁冲洗一下，再继续滴定至终点，对实验结果会无影响（偏大、偏小、无影响）；
（3）加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺；
（4）滴定中MnO₄^-被还原成Mn²⁺，试写出步骤三中发生反应的离子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
（5）实验测得该晶体中铁的质量分数为11.20%．在步骤二中，若加入的KMnO₄溶液量不够，则测得的铁含量偏高．（选填“偏低”、“偏高”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）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；
（2）高锰酸钾具有强氧化性，能氧化碱式滴定管乳胶；滴定终点时，高锰酸钾稍过量，此时溶液出现浅红色半分钟不褪色；滴定发生的是氧化还原反应，稀释不影响滴定结果；
（3）锌粉能与Fe³⁺反应，加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺；
（4）根据物质的性质和书写离子方程式的有关要求书写离子方程式；
（5）根据离子方程式计算晶体中铁的质量分数；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．

解答 解：（1）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；
故答案为：溶解；定容；
（2）高锰酸钾具有强氧化性，能氧化碱式滴定管乳胶，故选用酸式滴定管盛放高锰酸钾溶液；滴定终点时，高锰酸钾稍过量，此时溶液出现浅红色半分钟不褪色；滴定发生的是氧化还原反应，稀释不影响滴定结果；
故答案为：B；碱式滴定管乳胶易被腐蚀；出现浅红色半分钟不褪色；无影响；
（3）加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺，使Fe²⁺在步骤三中与KMnO₄发生氧化还原反应；
故答案为：将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺；
（4）在步骤三中高锰酸钾氧化^_Fe2+生成Fe³⁺，离子反应为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（5）根据步骤三中的离子反应可知：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．晶体中铁的质量分数=$\frac{1.12g}{10g}$×100%=11.2%，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；
故答案为：11.20%；偏高．

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．