Question

2．试剂三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O可用于摄影和蓝色印刷．某课外化学兴趣小组为测定三草酸合铁酸钾晶体中铁元素含量，做了如下实验．
步骤一：称量2.000g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250ml溶液．
步骤二：取所配溶液25.00ml于锥形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，滴加KMnO₄溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳，同时MnO₄^-被还原成Mn²⁺．向反应后的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．回答下列各题：
（1）配平下列氧化还原反应方程式，并标出反应中电子转移的方向和数目．
5C₂O₄^2-+2MnO4^-+16H⁺→10CO₂+2Mn²⁺+8H₂O．
（2）步骤二中加入一小匙锌粉所发生的离子反应方程式：Zn+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Zn²⁺．
（3）用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO₄溶液15.00ml，写出此时溶液中发生的离子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，测得含铁量为21%．已知，在氨水中存在如下平衡：NH₃H₂O→NH4⁺+OH^-
（4）常温下，在氨水中溶入一定量氯化铵晶体，下列说法错误的是AD．
A．溶液的PH增大    B．氨水的电离度减少
C．c（OH^-）减少    D．c（NH4⁺）减少
（5）在氨水中加入一定量盐酸，所得溶液中微粒浓度的下列关系式中肯定错误的是D．
A．c（NH4⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-）    B．c（Cl^-）=c（NH₃•H₂O）+c（NH4⁺）
C．c（Cl^-）=c（NH4⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-）   D．c（H⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（NH4⁺）
（6）常压下，取不同浓度、不同温度的氨水测定，得到下表实验数据．

温度（℃）	C（氨水）（mol/L）	电离常数	电离度（%）	C（OH-）（mol/L）
0	16.56	1.37×10-5	9.098	1.507×10-2
10	15.16	1.57×10-5	10.18	1.543×10-2
20	13.63	1.71×10-5	11.2	1.527×10-2

①温度升高，NH₃•H₂O的电离平衡向右（填“左”、“右”）移动，能支持该数据是a：
a．电离常数   b．电离度      c．c（OH^-）     d．c（氨水）
②表中c（OH^-）基本不变的原因是氨水浓度降低，使c（OH^-）减小，而温度升高，使c（OH^-）增大，双重作用使c（OH^-）基本不变．

Answer 1

分析 （1）C₂O₄^2-中C的化合价为+3价，反应后被氧化成二氧化碳，每个C₂O₄^2-反应至少升高2价；MnO₄^-中Mn元素的化合价为+7价，反应后被还原成Mn²⁺，化合价降低5价，则化合价变化的最小公倍数为10，然后根据化合价升降相等判断草酸跟、高锰酸根离子的系数，最后根据质量守恒定律配平即可；
（2）锌粉能与Fe³⁺反应，加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺，写出Zn与铁离子反应生成亚铁离子的离子方程式；
（3）步骤二所得溶液中含有亚铁离子，亚铁离子与酸性高锰酸根离子反应生成铁离子和锰离子；根据反应方程式生成亚铁离子的物质的量，再计算出原样品中铁元素的质量、质量分数；
（4）在氨水中存在电离平衡NH₃•H₂O?NH4⁺+OH^-，结合铵根离子对该电离平衡的影响分析，注意铵根离子浓度增大了；
（5）在氨水中加入一定量盐酸，溶液可能为酸性、中性或碱性，结合电荷守恒、物料守恒判断；
（6）①温度升高，促进了一水合氨的电离，一水合氨的电离平衡常数增大，据此进行判断；
②根据温度、浓度对氢氧根离子浓度的影响分析．

解答 解：（1）C₂O₄^2-中C的化合价为+3价，反应后被氧化成二氧化碳，每个C₂O₄^2-反应至少升高2价；MnO₄^-中Mn元素的化合价为+7价，反应后被还原成Mn²⁺，化合价降低5价，则化合价变化的最小公倍数为10，则C₂O₄^2-的系数为5，MnO₄^-的系数为2，然后利用质量守恒定律配平，配平后的离子方程式为：5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案为：5；2；16；10；2；8；
（2）向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，加热至溶液完全由黄色变为浅绿色，说明加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺，反应的离子方程式为：Zn+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Zn²⁺，
故答案为：Zn+2Fe³⁺=2Fe²⁺+Zn²⁺；
（3）用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步骤二所得溶液，亚铁离子与高锰酸根离子发生氧化还原反应，反应的离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；15mL0.010mol/L KMnO₄溶液中含有高锰酸根离子的物质的量为：0.010mol/L×0.015L=1.5×10^-4mol，根据反应可知25mL该样品溶液中含有亚铁离子的物质的量为：1.5×10^-4mol×5=7.5×10^-4mol，则250mL溶液中含有亚铁离子的物质的量为：7.5×10^-4mol×$\frac{250mL}{25mL}$=7.5×10^-3mol，根据质量守恒定律可知，2.000g三草酸合铁酸钾晶体中含有铁离子的质量为：56g/mol×7.5×10^-3mol=0.42g，则三草酸合铁酸钾晶体中铁元素含量为：$\frac{0.42g}{2.000g}$×100%=21%，
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；21；
（4）在氨水中存在电离平衡NH₃•H₂O?NH4⁺+OH^-，加入氯化铵晶体后，溶液中铵根离子浓度增大，平衡向着逆向移动，
A．平衡向着逆向移动，则溶液中氢氧根离子浓度减小，溶液的pH减小，故A错误；
B．平衡逆向移动，则氨水的电离度减少，故B正确；
C．加入氯化铵后平衡向着逆向移动，则溶液中c（OH^-）减少，故C正确； 
D．由于加入了氯化铵，则溶液中的c（NH₄⁺）增大，故D错误；
故答案为：AD；
（5）A．在氨水中加入一定量盐酸，溶液中一定满足电荷守恒：c（NH₄⁺）+c（H⁺）=c（OH^-）+c（Cl^-），故A正确；
B．当恰好反应生成氯化铵时，根据物料守恒可得：c（Cl^-）=c（NH₃•H₂O）+c（NH₄⁺），故B正确；
C．当溶液为中性时，则满足c（Cl^-）=c（NH₄⁺）＞c（H⁺）=c（OH^-），故C正确；
D．氨水为弱碱，无论怎样反应，溶液中氢氧根离子浓度一定小于铵根离子浓度，则不可能满足c（OH^-）＞c（NH₄⁺），故D错误；
故答案为：D；
（6）①弱电解质的电离为吸热反应，温度升高，NH₃•H₂O的电离程度增大，电离平衡向右移动，一水合氨的电离度与氨水浓度有关，只有电离平衡常数是温度的函数，
故答案为：右；a；
②根据表中数据可知，氨水浓度在降低，而温度升高，两者双重作用使c（OH^-）基本不变，
故答案为：氨水浓度降低，使c（OH^-）减小，而温度升高，使c（OH^-）增大，双重作用使c（OH^-）基本不变．

点评 本题考查了探究物质组成、测量物质含量的方法，题目难度中等，涉及电离平衡及其影响、氧化还原反应的配平、离子方程式书写、物质组成及含量的测定实验等知识，试题知识点较多、综合性较强，充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．