Question

【題目】三草酸合鐵酸鉀晶體（K3[Fe（C2O4）3]xH2O）（其中鐵的化合價(jià)為+3價(jià)）是一種光敏材料，在110℃可完全失去結(jié)晶水。為測(cè)定該晶體中鐵的含量和結(jié)晶水的含量，某實(shí)驗(yàn)小組做了如下實(shí)驗(yàn)：

Ⅰ．鐵含量的測(cè)定

步驟1：稱(chēng)量5.00g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250mL溶液。

步驟2：取溶液25..00mL于錐形瓶中，酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根（C2O42﹣）恰好全部被氧化成CO2，同時(shí)，MnO4﹣被還原成Mn2+；向反應(yīng)后的溶液中加入鋅粉至黃色剛好消失，過(guò)濾，洗滌，將過(guò)濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時(shí)，溶液仍呈酸性。

步驟3：用0.010mol/LKMnO4溶液滴定步驟2所得溶液至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液20.02mL，滴定中MnO4﹣被還原成Mn2+。

重復(fù)步驟2、步驟3操作，滴定消耗0.010mol/LKMnO4溶液19.98mL。

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）步驟2中加入鋅粉至黃色剛好消失，目的是_____。

（2）寫(xiě)出步驟3中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_____。

（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，測(cè)得該晶體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____。

（4）若步驟2中加入的KMnO4溶液的量不足，則測(cè)得的鐵含量_____（選填“偏低”“偏高”或“不變”）

Ⅱ．結(jié)晶水的測(cè)定

（5）采用熱重分析儀測(cè)定三草酸合鐵酸鉀晶體K3[Fe（C2O4）3]xH2O在110℃時(shí)的失重率為a%，則晶體

化學(xué)式中結(jié)晶水個(gè)數(shù)x的計(jì)算式為_____。（用含a的代數(shù)式表示）（已知：三草酸合鐵酸鉀的摩爾質(zhì)量M（K3[Fe（C2O4）3]）＝437g/mol）

Answer 1

【答案】將Fe3+恰好還原成Fe2+ 5Fe2++MnO4﹣+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O 11.2% 偏高

【解析】

（1）鋅粉具有還原性，加入鋅粉的目的是將Fe3+恰好還原成Fe2+；

（2）Fe2+被高錳酸鉀溶液氧化成Fe3+；

（3）根據(jù)5Fe2++MnO4﹣+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O，計(jì)算鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

（4）若在步驟二中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會(huì)有部分草酸根離子未被氧化，在步驟三中會(huì)繼續(xù)消耗酸性高錳酸鉀；

（5）由失重率為a%可知，晶體中水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是a%。

（1）鋅粉具有還原性，加入鋅粉的目的是將Fe3+恰好還原成Fe2+，使得步驟三的反應(yīng)得以進(jìn)行并測(cè)定鐵的含量；

（2）Fe2+被氧化成Fe3+，MnO4﹣被還原成Mn2，反應(yīng)方程式為：5Fe2++MnO4﹣+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O；

（3）根據(jù)離子方程式計(jì)算，n（Fe）＝5n（MnO4﹣）＝5××0.01 molL﹣1×10﹣3×10＝1.0×10﹣2mol，m（Fe）＝56 gmol﹣1×1.0×10﹣2mol＝0.56g，晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：w（Fe）＝×100%＝11.2%；

（4）若在步驟二中滴入酸性高錳酸鉀溶液不足，則會(huì)有部分草酸根離子未被氧化，在步驟三中則會(huì)造成消耗酸性高錳酸鉀溶液的量偏大，從而計(jì)算出的鐵的量增多，含量偏高；

（5）由失重率為a%可知：＝a%，解得：x＝。