Question

14．三草酸合铁酸钾晶体易溶于水，难溶于乙醇，可用作某些化学反应的催化剂，化学式为K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O．实验室以铁屑为原料制备三草酸合铁酸钾晶相关反应过程如图所示：
请回答下列问题：
（1）制备过程中加入H₂O₂目的是将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，得到K₃[Fe（C₂O₄）₃]溶液后，需要加入乙醇，其目的是因为三草酸合铁酸钾晶体易溶于水，难溶于乙醇所以加入乙醇，便于析出．
（2）晶体中所含的结晶水可通过重量分析法测定，主要步骤有：①称量，②置于烘箱中脱结晶水，③冷却，④称量，⑤重复脱水、冷却、称量至恒重，⑥计算．步骤5的目的是确保结晶水全部失去．
（3）C₂O₄^2-可被高锰酸钾溶液氧化放出CO₂，测定产物中K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O含量时，可用酸性高锰酸钾标准溶液进行滴定．
①写出滴定过程中发生反应的离子方程式2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②取10.0g产物配成100ml溶液，从中取出20ml于锥形瓶中，用0.1mol/L的酸性高锰酸钾溶液进行滴定，达到滴定终点时消耗酸性高锰酸钾溶液24ml．则产物中K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的质量分数为49.1%．（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O相对分子质量为491）

Answer 1

分析 （1）前面生成的是草酸亚铁，加入过氧化氢可以将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，三草酸合铁酸钾在乙醇中溶解度小，三草酸合铁酸钾晶体易溶于水，难溶于乙醇所以加入乙醇，便于析出；
（2）晶体易吸水，为防止吸水步骤③需要在干燥器中进行，步骤⑤的是检验晶体中的结晶水是否已全部失去；
（3）①化合价C：+3→+4，改变量（4-3）×2=2，Mn：+7→+2，改变量（7-2）×1=5，根据化合价升降总数相等，所以在C₂O₄^2-前配5，MnO₄^-前配2，根据C和Mn原子守恒，分别在CO₂和Mn²⁺前配10和2，根据电荷守恒，在H⁺前配16，最后根据离子方程式两边的H个数相等在水前面配8；
②草酸根离子被高锰酸钾氧化成二氧化碳，本身被还原成锰离子，根据方程式是分析，0.1mol•L^-1的酸性高锰酸钾溶液进行滴定，达到滴定终点时消耗酸性高锰酸钾溶液24mL，则草酸根离子物质的量浓度为$\frac{5×0.1×0.024}{2×0.02}$=0.3mol/L，所以10.0克中三草酸合铁酸钾晶体的物质的量为0.3×$\frac{0.1}{3}$=0.01摩尔，其质量分数为0.01×$\frac{491}{10.0}$×100%=49.1%．

解答 解：（1）前面生成的是草酸亚铁，加入过氧化氢可以将Fe²⁺氧化为Fe³⁺；根据相似相溶原理知，三草酸合铁酸钾在乙醇中溶解度小，三草酸合铁酸钾晶体易溶于水，难溶于乙醇所以加入乙醇，便于析出，得到K₃[Fe（C₂O₄）₃]溶液后，需要加入乙醇，其目是可以用乙醇使三草酸合铁酸钾析出，
故答案为：将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，因为三草酸合铁酸钾晶体易溶于水，难溶于乙醇所以加入乙醇，便于析出；
（2）晶体易吸水，为防止吸水步骤③需要在干燥器中进行，步骤⑤的是检验晶体中的结晶水是否已全部失去，重复脱水，是为了确保结晶水全部失去，
故答案为：确保结晶水全部失去；
（3）①化合价C：+3→+4，改变量（4-3）×2=2，Mn：+7→+2，改变量（7-2）×1=5，根据化合价升降总数相等，所以在C₂O₄^2-前配5，MnO₄^-前配2，根据C和Mn原子守恒，分别在CO₂和Mn²⁺前配10和2，根据电荷守恒，在H⁺前配16，最后根据离子方程式两边的H个数相等在水前面配8，经检验离子方程式两边的氧原子相等，得到离子方程式为5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，
故答案为：5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
②5K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O～15C₂O₄^2-_～6MnO₄^-
          5×491g                 6mol
            x               24.00mL×10^-3×0.1mol•L^-l
x=0.982
K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的质量分数$\frac{0.982g}{2g}$×100%=49.1%，
故答案为：49.1%．

点评 本题考查了实验方案的设计，离子方程式的书写，中和滴定的计算，掌握基础是解题关键，题目难度中等．