Question

16．三草酸合铁酸钾是一种重要的光敏材料和有机反应的催化剂，化学式为K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O，为翠绿色晶体，溶于水，难溶于乙醇．110℃下失去三分子结晶水，230℃时分解．该配合物对光敏感，光照下即发生分解．
Ⅰ、三草酸合铁酸钾的制备
①溶解：在托盘天平上称取4.0gFeSO₄•7H₂O晶体，放入250mL烧杯中，加入1mol•L^-1H₂SO₄ 1mL，再加入H₂O 15mL，加热使其溶解．
②沉淀：在上述溶液中加入1mol•L^-1H₂C₂O₄ 20mL，搅拌并加热煮沸，使形成FeC₂O₄•2H₂O黄色沉淀，用倾斜法倒出清液，洗涤该沉淀3次以除去可溶性杂质．
③氧化：在上述沉淀中加入10mL饱和K₂C₂O₄溶液，水浴加热至40℃，滴加3%H₂O₂溶液20mL，不断搅拌溶液并维持温度在40℃左右，使Fe²⁺充分氧化为Fe³⁺．滴加完后，加热溶液至沸腾以除去过量的H₂O₂．
④生成配合物：保持上述沉淀近沸状态，趁热滴加1mol•L^-11H₂C₂O₄使沉淀溶解至呈现翠绿色为止．冷却后，加入15mL 95%的乙醇水溶液，在暗处放置，结晶．减压过滤，抽干后用少量乙醇洗涤产品，继续抽干，称量，计算产率，并将晶体放在干燥器内避光保存．
Ⅱ、产物中C₂O₄^2-的质量分数的测定
称取0.20g产品于锥形瓶中微热溶解并加入2mL稀硫酸，趁热用0.0200mol•L^-1 KMnO₄标准溶液滴定至终点，重复操作2-3次，平均消耗KMnO₄溶液的体积为25.00mL．计算产物中C₂O₄^2-的质量分数． 请回答下列问题：
（1）步骤①溶解时应加入少量的稀硫酸，目的是抑制Fe²⁺的水解；
（2）步骤③用过氧化氢作氧化剂而不选择KMnO₄的理由是过氧化氢的还原产物是水，且过量过氧化氢加热也能分解为水和氧气除去，不会引入新的杂质离子；
（3）生成的FeC₂O₄•2H₂O晶体上易沾附硫酸盐，如何证明晶体已洗涤干净取最后一次洗涤液少许于试管中，加入稀HCl再加入BaCl₂溶液，若没有白色沉淀产生，则证明晶体已洗涤干净；
（4）步骤③需保持恒温40℃，原因是温度太低，Fe²⁺氧化速率太慢；温度过高，易导致H₂O₂分解影响Fe²⁺的氧化；
（5）用乙醇洗涤的作用是加入乙醇降低溶解度有利于产品结晶析出；
（6）滴定终点的现象是当滴入最后一滴KMnO₄溶液，锥形瓶内溶液颜色由无色变为浅红色，且半分钟不褪色，通过计算，产物中C₂O₄^2-的质量分数为55%．

Answer 1

分析 （1）亚铁离子易水解，稀硫酸抑制其水解；
（2）过氧化物不会产生杂质；
（3）晶体上易沾附硫酸盐，检验其洗涤液中是否含有硫酸根离子即可验证晶体是否洗净；
（4）H₂O₂受热易分解；
（5）根据题意：三草酸合铁酸钾难溶于乙醇，用乙醇洗涤有利于产品的溶解度；
（6）高锰酸钾氧化C₂O₄^2-，滴定完成，高锰酸钾剩余，溶液变为浅红色；依据滴定实验的离子方程式定量关系计算三草酸铁钾的物质的量，计算得到质量分数．

解答 解：（1）Fe²⁺水解：Fe²⁺+2H₂O=Fe（OH）₂+2H⁺，加入少量的稀硫酸可以抑制Fe²⁺的水解；
故答案为：抑制Fe²⁺的水解；
（2）过氧化氢的还原产物是水，且过量过氧化氢加热也能分解为水和氧气除去，不会引入新的杂质离子，故步骤③用过氧化氢作氧化剂而不选择KMnO₄；
故答案为：过氧化氢的还原产物是水，且过量过氧化氢加热也能分解为水和氧气除去，不会引入新的杂质离子；
（3）晶体上易沾附硫酸盐，检验其洗涤液中是否含有硫酸根离子即可验证晶体是否洗净，方法为：取最后一次洗涤液少许于试管中，加入稀HCl再加入BaCl₂溶液，若没有白色沉淀产生，则证明晶体已洗涤干净；
故答案为：取最后一次洗涤液少许于试管中，加入稀HCl再加入BaCl₂溶液，若没有白色沉淀产生，则证明晶体已洗涤干净；
（4）温度太低，Fe²⁺氧化速率太慢；温度过高，易导致H₂O₂分解影响Fe²⁺的氧化，所以步骤③需保持恒温40℃；
故答案为：温度太低，Fe²⁺氧化速率太慢；温度过高，易导致H₂O₂分解影响Fe²⁺的氧化；
（5）三草酸合铁酸钾难溶于乙醇，加入乙醇降低溶解度有利于产品结晶析出，用乙醇洗涤；
故答案为：加入乙醇降低溶解度有利于产品结晶析出；
（6）高锰酸钾氧化C₂O₄^2-，滴定完成，高锰酸钾剩余，溶液变为浅红色，终点为：当滴入最后一滴KMnO₄溶液，锥形瓶内溶液颜色由无色变为浅红色，且半分钟不褪色；
滴定过程反应 2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，则n（C₂O₄^2-）=$\frac{5}{2}$×n（MnO₄^-）=$\frac{5}{2}$×0.0200mol/L×25.00mL×10^-3=0.00125mol，m（C₂O₄^2-）=0.00125mol×88g/mol=0.11g，故产物中C₂O₄^2-的质量分数为$\frac{0.11}{0.2}×100%$=55%；
故答案为：当滴入最后一滴KMnO₄溶液，锥形瓶内溶液颜色由无色变为浅红色，且半分钟不褪色；55%．

点评 本题考查了K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O晶体的制取方法、实验方案的设计与滴定反应分析计算，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．