Question

三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體(K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O)有很重要的用途。可用如下流程來制備。根據題意完成下列各題：

（1）要從溶液中得到綠礬，必須進行的實驗操作是                 。（按前后順序填）
a．過濾洗滌     b．蒸發濃縮     c．冷卻結晶    d．灼燒    e．干燥
某興趣小組為測定三草酸合鐵酸鉀晶體（K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O）中鐵元素含量，做了如下實驗：
步驟1：稱量5.000g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250ml溶液。
步驟2：取所配溶液25.00ml于錐形瓶中，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，同時，MnO₄^— 被還原成Mn²⁺。向反應后的溶液中加入一定量鋅粉，加熱至黃色剛好消失，過濾，洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時，溶液仍里酸性。
步驟3：在酸性條件下，用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步驟二所得溶液至終點，共做三次實驗，平均消耗KMnO₄溶液20.00ml，滴定中MnO₄^—，被還原成Mn²⁺。
（2）步驟1中，配制三草酸合鐵酸鉀溶液需要使用的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒以外還有                  ；
主要操作步驟依次是：稱量、溶解、轉移、        、定容、搖勻。
（3）步驟2中，加入鋅粉的目的是                              。
（4）步驟3中，發生反應的離子方程式為：                                       。
（5）步驟2中，若加入的KMnO₄的溶液的量不夠，則測得的鐵含量       。（選填“偏低”、“偏高”、“不變”）
（6）某同學將8.74 g無水三草酸合鐵酸鉀（K₃[Fe(C₂O₄)₃]）在一定條件下加熱分解，所得固體的質量為5.42g，同時得到密度為1.647 g/L（已折合成標準狀況下）氣體（是物質的量之比為4：5的混合氣體）。研究固體產物得知，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃。寫出該分解反應的化學方程式                                  。

Answer 1

（1）bcae    （2）250ml容量瓶 洗滌      （3）還原Fe³⁺為Fe²⁺
（4）MnO₄^—+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+ 5Fe³⁺+4H₂O  
（5）偏高  （6）2K₃[Fe(C₂O₄)₃3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO+5CO₂↑

解析試題分析：（1）FeSO₄在水中的溶解度比較大，而且受溫度的影響變化較大，所以要從溶液中得到綠礬，必須進行的實驗操作是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾洗滌、干燥 。選項為b. c. a .e. （2） 配制成250ml無水三草酸合鐵酸鉀溶液要用250ml容量瓶，主要操作步驟依次是：稱量、溶解、轉移、洗滌、定容、搖勻。（3）Fe²⁺不穩定，容易被空氣中的氧氣氧化為Fe³⁺。為防止Fe³⁺的生成，在步驟2中，加入鋅粉。（4） KMnO₄與Fe²⁺發生氧化還原反應的離子方程式是：MnO₄^—+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+ 5Fe³⁺+4H₂O。（5）步驟2中，若加入的KMnO₄的溶液的量不夠，三草酸合鐵酸鉀晶體中的草酸根離子偏少，則Fe²⁺的含量就偏高。即測得的鐵含量偏高。（6） 根據無水三草酸合鐵酸鉀（K₃[Fe(C₂O₄)₃]）的質量8.74 g可計算其物質的量n(K₃[Fe(C₂O₄)₃])=" 8.74" g÷437g/mol=0.02mol,n(K₂CO₃)=" (0.02mol×3)" ÷2=0.03mol.m(K₂CO₃)=" 0.03mol×138g/mol=4.14g.n(Fe)=" n(K₃[Fe(C₂O₄)₃])=0.02mol。由于在所得固體中無Fe³⁺。所以Fe只能以Fe單質及FeO的形式存在,假設Fe 、FeO的物質的量分別為M、N。則n(Fe)+n(FeO)=0.02；56M+72N=5.42­4.14.解得M= 0.01，N=0.01。m(氣體)=" 8.74" g-5.42g=3.32g,混合氣體的平均摩爾質量為：1.647 g/L×22.4L/mol=36.89g/mol.n(氣體)=" 3.32g" ÷36.89g/mol=0.09mol.根據物質的組成元素可知：氣體只可能是CO、CO₂的混合物。假設CO、CO₂的物質的量分別為X、Y。則（28X+44Y）÷（X+Y）=36.89，解得X：Y=4：5。所以n(CO)=0.04mol；n(CO₂)=0.05mol.故 n(K₃[Fe(C₂O₄)₃])： n(K₂CO₃)： n(Fe)： n(FeO)： n(CO)： n(CO₂)=0.02：0.03：0.01：0.01：0.04：0.05=2：3：1：1：4： 5.所以Fe(C₂O₄)₃]分解的化學方程式為：K₃[Fe(C₂O₄)₃］3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO+5CO₂↑
考點：考查從溶液中獲得晶體的方法、步驟準確配制一定體積一定濃度的溶液的步驟及滴定法測物質組成等知識。