Question

【题目】某研究小组以绿矾为原料制备化合物A[KxFe(Ⅲ)y(C2O4)z·nH2O]，并通过如下实验步骤测定A的化学式：

步骤1：准确称取A样品4.910g，干燥脱水至恒重，残留物质量为4.370g；

步骤2：准确称取A样品4.910g置于锥形瓶中，加入足量的3.000mol·L－1的H2SO4溶液和适量蒸馏水，用0.5000mol·L－1的KMnO4溶液滴定，当MnO4－恰好完全被还原为Mn2＋时，消耗KMnO4溶液的体积为24.00 mL；

步骤3：将步骤1所得固体溶于水，加入铁粉0.2800g，恰好完全反应。

（1）①检验A中是否含有Fe2＋可选用的试剂是___（填字母）。

a．KSCN溶液 b．KMnO4溶液 c．氯水和KSCN溶液

②证明A中含有钾元素的方法是____________________________________。

（2）步骤2中发生反应的离子方程式为________________________________。

（3）通过计算确定化合物A的化学式(请写出计算过程)。___________

Answer 1

【答案】c用洁净的铂丝沾取A样品，在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，若能看到紫色火焰，则证明A中含有K元素2MnO4－+ 5C2O42－+ 16H＋==2Mn2＋+10CO2↑+ 8H2On(H2O)＝(4.910g－4.370g)/18g·mol－1＝0.03000mol，n(Fe3＋)＝2n(Fe)＝2×0.2800g/56 g·mol－1＝0.01000mol ，由方程式确定n(C2O42－)＝5/2×n(KMnO4)＝5/2×0.5000mol·L－1×0.02400L＝0.03000mol ，根据离子电荷守恒：n(K＋)+3n(Fe3＋)＝2n(C2O42－) n(K＋)＝0.03000mol ，n(K＋):n(Fe3＋):n(C2O42－):n(H2O)＝0.03000mol:0.01000mol:0.03000mol:0.03000mol＝3:1:3:3，所以，x:y:z:n＝3:1:3:3

【解析】

（1）①依据亚铁离子的检验方法分析选项；a．KSCN溶液，遇到亚铁离子不变色； b．酸性KMnO4溶液，遇到亚铁离子褪色，草酸根离子也能使酸性KMnO4溶液褪色； c．氯水可将亚铁离子氧化成铁离子，再用KSCN溶液检验；

②用焰色反应，若火焰透过蓝色钴玻璃呈紫色，则说明含有钾元素；

（2）反应中MnO4－→Mn2＋，Mn元素由+7价→+2价，得5个电子；C2O42－→CO2，C元素由+3价→+4价，一个C2O42－失去2个电子，化合价升高值=化合价降低值=转移电子数；

（3）A样品4.91g中，加入足量的3mol·L－1的H2SO4溶液和适量蒸馏水，再加入0.50mol·L－1的KMnO4溶液24.0mL，微热，恰好完全反应：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2↑+8H2O可知：n（C2O42－）=5/2n（KMnO4），根据离子守恒求出n（K＋），样品A[KxFe（Ⅲ）y（C2O4）z·nH2O]中x：1：y：z：n=n（K＋）：n（Fe3＋）：n（C2O42－）：n（H2O），据此求算A的化学式．

（1）①a．KSCN溶液，遇到亚铁离子不变色，不能证明亚铁离子的存在，故a错误；

b．酸性KMnO4溶液，遇到亚铁离子褪色，可检验亚铁离子的存在，但该溶液中含有草酸根离子和高锰酸钾也能发生氧化还原反应，不能检验A中的亚铁离子，故b错误；

c．取少量待测液，先加KSCN溶液，遇到亚铁离子不变色，再加氯水，氯水可将亚铁离子氧化成铁离子，故溶液变成红色，c正确；

故选c；

②钾元素属于碱金属元素，通常用焰色反应进行检验，用洁净的铂丝沾取A样品，在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，若能看到紫色火焰，则证明A中含有K元素；

（2）反应中MnO4－→Mn2＋，Mn元素由+7价→+2价，一得5个电子；C2O42－→CO2，C元素由+3价→+4价，一个C2O42－失去2个电子，化合价升高值=化合价降低值=转移电子数=10，由电子守恒和原子守恒可知，反应为5C2O42－+2MnO4－+16H＋=10CO2↑+2Mn2＋+8H2O。

（4）n(H2O)＝(4.910g－4.370g)/18g·mol－1＝0.03000mol，

n(Fe3＋)＝2n(Fe)＝2×0.2800g/56 g·mol－1＝0.01000mol ，由方程式确定n(C2O42－)＝5/2×n(KMnO4)＝5/2×0.5000mol·L－1×0.02400L＝0.03000mol ，

根据离子电荷守恒：n(K＋)+3n(Fe3＋)＝2n(C2O42－) n(K＋)＝0.03000mol ，n(K＋):n(Fe3＋):n(C2O42－):n(H2O)＝0.03000mol:0.01000mol:0.03000mol:0.03000mol＝3:1:3:3，所以，x:y:z:n＝3:1:3:3

A为K3Fe（C2O4）3·3H2O。