Question

三草酸合鐵酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]?xH₂O）是一種光敏材料，可用于攝影和藍(lán)色印刷．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)：
（1）查資料得該晶體在110℃可完全失去結(jié)晶水．于是將坩堝洗凈，烘干至恒重，記錄質(zhì)量；在坩堝中加入研細(xì)的三草酸合鐵酸鉀晶體，稱量并記錄質(zhì)量；恒溫在110℃一段時(shí)間，置于空氣中冷卻，稱量并記錄質(zhì)量；計(jì)算結(jié)晶水含量．請(qǐng)糾正實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的兩處錯(cuò)誤：______，______．
（2）已知2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄→K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，現(xiàn)稱量5.000g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250ml溶液，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．向反應(yīng)后的溶液中加入一小匙鋅粉，加熱至淺黃色剛好消失，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．加入鋅粉的目的是______．
（3）用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定上一步驟所得溶液至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液20.02ml，滴定中MnO₄^-被還原成Mn²⁺．寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式______．
（4）上述實(shí)驗(yàn)滴定時(shí)，指示劑應(yīng)該______（填“加”或“不加”），如何判斷滴定終點(diǎn)：______．
（5）在（2）題步驟中，若加入的KMnO₄的溶液的量不足，可導(dǎo)致測(cè)得的鐵含量______．（選填“偏低”“偏高”“不變”）
（6）重復(fù)（2）（3）步驟操作，滴定消耗0.010mol/L KMnO₄溶液19.98ml．則實(shí)驗(yàn)測(cè)得該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____．若藍(lán)色手柄滴定管滴定后讀數(shù)如右圖所示，則以下記錄的數(shù)據(jù)正確的是______
A．20.00mL　　B.20.0mL　　 C.20.10mL　　 D.20.1mL．

Answer 1

解：（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的兩處錯(cuò)誤：加熱后沒(méi)有在干燥器中冷卻；晶體加熱后，沒(méi)有進(jìn)行恒重操作，
故答案為：加熱后沒(méi)有在干燥器中冷卻；晶體加熱后，沒(méi)有進(jìn)行恒重操作；
（2）由（3）操作可知，利用高錳酸鉀測(cè)定亞鐵離子，故加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺，為進(jìn)一步測(cè)定鐵元素的含量做準(zhǔn)備，
故答案為：將Fe³⁺還原成Fe²⁺，為進(jìn)一步測(cè)定鐵元素的含量做準(zhǔn)備；
（3）高錳酸鉀在酸性溶液中具有強(qiáng)氧化性能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，發(fā)生的離子反應(yīng)為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（4）高錳酸鉀溶液為紫紅色，可以利用溶液顏色變化來(lái)指示反應(yīng)的終點(diǎn)，不需要指示劑，高錳酸鉀溶液呈紫色和亞鐵離子反應(yīng)到恰好反應(yīng)后滴入最后一滴高錳酸鉀溶液紫色半分鐘不褪色證明反應(yīng)終點(diǎn)；
故答案為：不加；當(dāng)待測(cè)液中出現(xiàn)紫紅色，且振蕩后半分鐘內(nèi)不再褪色，就表明到了終點(diǎn)；
（5）加入的KMnO₄的溶液的量不足，導(dǎo)致草酸根有剩余，再滴定亞鐵離子時(shí)，進(jìn)行與高錳酸鉀反應(yīng)，使的滴定亞鐵離子消耗的高錳酸鉀的體積偏大，導(dǎo)致測(cè)定的亞鐵離子的物質(zhì)的量偏大，故鐵元素的質(zhì)量偏大，計(jì)算測(cè)定的鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，
故答案為：偏高；
（6）再重復(fù)（2）、（3）步驟，滴定消耗0.01moL/KMnO₄溶液平均體積為19.98mL；
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
5mol 1mol
n（Fe²⁺） 0.010×0.01998mol
配制成250moL溶液，取所配溶液25.00moL進(jìn)行的中和滴定實(shí)驗(yàn)，含亞鐵離子物質(zhì)的量n（Fe²⁺）=5×0.010×0.01998mol，所以250ml溶液中亞鐵離子物質(zhì)的量為：10×5×0.010×0.01998mol，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)ω（Fe）=（10×5×0.010×0.01998mol×56 g/mol）÷5.000 g×100%=11.12%；
由圖可知，右側(cè)的讀數(shù)比左側(cè)小0.01，故右側(cè)滴定的讀數(shù)為20.00mL，故選A，
故答案為：11.12%；A．
分析：（1）加熱后沒(méi)有在干燥器中冷卻；晶體加熱后，沒(méi)有進(jìn)行恒重操作；
（2）由（3）操作可知，利用高錳酸鉀測(cè)定亞鐵離子，故加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺，為進(jìn)一步測(cè)定鐵元素的含量做準(zhǔn)備；
（3）亞鐵離子與高錳酸根在酸性條件下反應(yīng)生成鐵離子、錳離子與水，配平書寫方程式；
（4）KMnO4溶液本身為紫紅色，當(dāng)待測(cè)液中出現(xiàn)紫紅色，且振蕩后半分鐘內(nèi)不再褪色，就表明到了終點(diǎn)；
（5）加入的KMnO₄的溶液的量不足，導(dǎo)致草酸根有剩余，再滴定亞鐵離子時(shí)，進(jìn)行與高錳酸鉀反應(yīng)，使的滴定亞鐵離子消耗的高錳酸鉀的體積偏大；
（6）根據(jù)離子方程式計(jì)算n（Fe²⁺），根據(jù)元素守恒，利用m=nM計(jì)算晶體中鐵元素的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算；由圖可知，右側(cè)的讀數(shù)比左側(cè)小0.01，故右側(cè)滴定的讀數(shù)為20.00mL．
點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及到溶液的配制、滴定操作的指示劑選擇，氧化還原反應(yīng)的離子方程式的書寫，化學(xué)方程式的計(jì)算，注意基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的積累，把握實(shí)驗(yàn)步驟、原理和注意事項(xiàng)等問(wèn)題．