Question

20．某研究小组以绿矾为原料制备化合物A[K_xFe（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24.00mL；
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c（填字母）．
a．KSCN溶液       b．KMnO₄溶液      c．K₃[Fe（CN）₆]溶液
②证明A中含有钾元素的方法是用洁净的铂丝沾取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）步骤2中发生反应的离子方程式为2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（3）通过计算确定化合物A的化学式（请写出计算过程）．

Answer 1

分析 （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．K₃[Fe（CN）₆]₂溶液 遇到亚铁离子变蓝色；
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；C₂O₄^2-→CO₂，C元素由+3价→+4价，一个C₂O₄^2-失去2个电子，化合价升高值=化合价降低值=转移电子数，以此分析；
（3）A样品4.91g中，加入足量的3mol/L的H₂SO₄溶液和适量蒸馏水，再加入0.50mol/L的KMnO₄溶液24.0mL，微热，恰好完全反应：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知：n（C₂O₄^2-）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄），根据离子守恒求出n（K⁺），样品A[K_xFe（Ⅲ）_y（C₂O₄）_z•nH₂O]中x：1：y：z：n=n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（C₂O₄^2-）：n（H₂O），据此求算A的化学式．

解答 解：（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，可以检验亚铁离子的存在，但该溶液中含有草酸根离子，草酸根离子和高锰酸钾也能发生氧化还原反应，所以不能检验A中的亚铁离子，故b错误；
c．K₃[Fe（CN）₆]溶液遇到亚铁离子变蓝色，可以证明亚铁离子的存在，故c正确；
故答案为：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，
故答案为：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；C₂O₄^2-→CO₂，C元素由+3价→+4价，一个C₂O₄^2-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5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（3）n（H₂O）=$\frac{4.910g-4.370g}{18g/mol}$=0.03000mol，n（Fe³⁺）=2n（Fe）=2×$\frac{0.2800g}{56g/mol}$=0.01000mol，由方程式2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O知：n（C₂O₄^2-）=$\frac{5}{2}$×n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.5000mol/L×0.02400L=0.03000mol，根据离子电荷守恒：n（K⁺）+3n（Fe³⁺）=2n（C₂O₄^2-），n（K⁺）=0.03000mol，n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（C₂O₄^2-）：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，
答：化合物A的化学式为：K₃Fe（C₂O₄）₃•3H₂O．

点评 本题考查离子的检验、化学式的求算，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，为高考常见题型，注意把握实验的基本方法，掌握通过计算分析确定化学式的方法，题目难度中等．