Question

材料2：化合物K₄Fe（C₂O₄）_y?zH₂O（Fe為+3價(jià)）是一種光敏感材料，實(shí)驗(yàn)室可以用如下方法制備這種材料并測定其組成．

K2C2O4 FeCl3

→溶解蒸發(fā)→冷卻結(jié)晶→操作Ⅲ→重結(jié)晶→干燥→K₄Fe（C₂O₄）_y?zH₂O
Ⅰ．制備：
（1）結(jié)晶時(shí)應(yīng)將飽和溶液在黑暗處等待晶體的析出，這樣操作的原因是

 

（2）操作Ⅲ的名稱是

 

Ⅱ．組成測定：稱取0.491g實(shí)驗(yàn)所得晶體（假設(shè)是純凈物）置于錐形瓶中，加足量蒸餾水和稀H₂SO₄．將C₂O₄ ^2-完全轉(zhuǎn)化為H₂C₂O₄后，用0.10mol?L^-1 KMnO₄溶液進(jìn)行滴定，消耗KMnO₄溶液12.00mL時(shí)恰好完全反應(yīng)：再加入適量的還原劑，將Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為Fe²⁺，用KMnO₄溶液繼續(xù)滴定，當(dāng)Fe²⁺完全氧化時(shí)，用去KMnO₄溶液2.00mL．相關(guān)反應(yīng)如下：
2KMnO₄+5H₂C₂O4+3H₂SO₄═2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O
MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
（3）配制250mL0.10mol?L^-1 KMnO₄ 溶液及上述滴定實(shí)驗(yàn)中，所需的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管、量筒、錐形瓶還有

 

和

 

．兩個(gè)滴定中到達(dá)終點(diǎn)時(shí)溶液顏色為

 

色，且30秒內(nèi)不變色．
（4）通過計(jì)算，求此光敏材料的化學(xué)式

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：I．（1）由題目信息可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y?zH₂O（Fe為+3價(jià)）是一種光敏感材料，推知黑暗是為了防止晶體見光分解；
（2）操作Ⅲ前一步是冷卻結(jié)晶，結(jié)晶后自然要將晶體與母液分離，所以需要過濾，晶體表面有吸附的雜質(zhì)，洗滌后再進(jìn)行重結(jié)晶提純；
Ⅱ．（3）題目中明確說道包含物質(zhì)的量溶液配制和滴定實(shí)驗(yàn)，所以需要容量瓶和滴定管，關(guān)鍵是要準(zhǔn)確寫出“250mL容量瓶”．而KMnO₄溶液有強(qiáng)氧化性，需用酸式滴定管盛放．終點(diǎn)顏色的判斷，需要準(zhǔn)確理解該滴定實(shí)驗(yàn)的原理，該實(shí)驗(yàn)是氧化還原滴定，終點(diǎn)時(shí)KMnO₄溶液恰好過量一滴，溶液會(huì)顯紫紅色；
（4）由MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O可知，n（Fe³⁺）=5n（MnO₄^-），由2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知n（C₂O₄^2-）=

5

2

n（MnO₄^-），根據(jù)化學(xué)式，可求得y的值，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算xx的值，由鐵元素守恒可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y?zH₂O等于Fe³⁺的物質(zhì)的量，計(jì)算該化合物摩爾質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算z的值，據(jù)此書寫化學(xué)式．

解答： 解：I．（1）由題目信息可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y?zH₂O（Fe為+3價(jià)）是一種光敏感材料，可知黑暗是為了防止晶體見光分解，
故答案為：黑暗可以防止晶體分解．
（2）操作Ⅲ前一步是冷卻結(jié)晶，結(jié)晶后自然要將晶體與母液分離，所以需要過濾，晶體表面有吸附的雜質(zhì)，洗滌后再進(jìn)行重結(jié)晶提純，
故答案為：過濾、洗滌；
Ⅱ．（3）配制250mL 0.10mol?L^-1KMnO₄溶液，由已有的儀器可知，還需要250mL容量瓶；
由已有的儀器可知，滴定實(shí)驗(yàn)還需要滴定管，KMnO₄溶液有強(qiáng)氧化性，可以發(fā)生橡皮管，需用酸式滴定管盛放；
該實(shí)驗(yàn)是氧化還原滴定，終點(diǎn)時(shí)KMnO₄溶液恰好過量一滴，溶液會(huì)顯紫紅色，30秒內(nèi)不變色，
故答案為：250mL容量瓶；酸式滴定管； 紫紅；
（4）由MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O可知，n（Fe³⁺）=5n（MnO₄^-）=5×0.002L×0.10mol?L^-1=0.001mol，由2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知，n（C₂O₄^2-）=

5

2

n（MnO₄^-）=

5

2

×0.012L×0.10mol?L^-1=0.003mol，所以0.001mol：0.003mol=1：y，解得y=3，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0可知，x+3+3×（-2）=0，解得x=3，由鐵元素守恒可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y?zH₂O等于Fe³⁺的物質(zhì)的量為0.001mol，所以計(jì)算該化合物摩爾質(zhì)量為

0.491g

0.001mol

=491g/mol，所以得到：3×39+56+3×88+18z=491，
解得z=3，故該化合物的化學(xué)式為K₃Fe（C₂O₄）₃?3H₂O，
故答案為：K₃Fe（C₂O₄）₃?3H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)工藝流程理解、閱讀獲取信息能力、溶液配制、氧化還原反應(yīng)滴定與計(jì)算等，難度中等，需要學(xué)生具備閱讀分析能力和靈活運(yùn)用知識(shí)的解決問題能力．