Question

5．K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O[三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體]是制備負(fù)載型活性鐵催化劑的主要原料，也是一些有機(jī)反應(yīng)很好的催化劑．如圖1是在實(shí)驗(yàn)室中制備K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的流程：
回答下列問題：
（1）步驟Ⅰ中加入稀硫酸的目的是抑制Fe²⁺水解．
步驟Ⅱ中發(fā)生的主要反應(yīng)為一可逆反應(yīng)，其離子方程式為Fe²⁺+H₂C₂O₄?FeC₂O₄↓+2H⁺．
常溫下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.56[已知常溫下：K_a1（H₂C₂O₄）=5.6×10^-3、K_a2（H₂C₂O₄）=2.1×10^-5、K_sp（FeC₂O₄）=2.1×10^-7]．
（2）下列試劑均可將FeC₂O₄氧化為K₃[Fe（C₂O₄）₃]，最適宜作為“試劑a”的是c（填序號(hào)）
a．氯水  b．酸性KMnO₄溶液  c．H₂O₂溶液  d．稀硝酸
（3）使用托盤天平稱量制得的K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的質(zhì)量．天平平衡時(shí)，右盤內(nèi)砝碼的總質(zhì)量為20g，游碼示數(shù)如圖2所示，則制得晶體的質(zhì)量為21.9g，該實(shí)驗(yàn)中K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的產(chǎn)率為44.6%．（已知：K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O[的相對(duì)分子質(zhì)量為491，F(xiàn)eSO₄•7H₂O的相對(duì)分子質(zhì)量為278）

Answer 1

分析 制備K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的流程：硫酸亞鐵加入稀硫酸抑制Fe²⁺水解，硫酸亞鐵與草酸反應(yīng)生成草酸亞鐵沉淀，用過氧化氫將草酸亞鐵氧化為K₃[Fe（C₂O₄）₃]，加入草酸溶液煮沸后，一定條件下結(jié)晶得到K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O晶體．
（1）亞鐵離子在水溶液中水解，加入稀硫酸抑制水解；步驟Ⅱ中發(fā)生（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O+H₂C₂O₄═FeC₂O₄↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄+6H₂O，本質(zhì)為亞鐵離子和草酸生成草酸亞鐵的沉淀，根據(jù)其離子反應(yīng)方程式結(jié)合K_a1（H₂C₂O₄）=5.6×10^-3、K_a2（H₂C₂O₄）=2.1×10^-5、K_sp（FeC₂O₄）=2.1×10^-7]書寫該反應(yīng)的平衡常數(shù)；
（2）雙氧水為綠色氧化劑，反應(yīng)后煮沸即可過量的雙氧水；
（3）被測(cè)物體的質(zhì)量等于砝碼的總質(zhì)量與游碼所對(duì)刻度之和．根據(jù)鐵原子守恒計(jì)算出理論K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O質(zhì)量，產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%．

解答 解：（1）步驟Ⅰ中：亞鐵離子在水溶液中水解：Fe²⁺+2H₂O?Fe（OH）₂+2H⁺，溶解的過程中要加入幾滴稀硫酸，目的是抑制Fe²⁺水解，步驟Ⅱ中發(fā)生（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O+H₂C₂O₄═FeC₂O₄↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄+6H₂O，本質(zhì)為亞鐵離子和草酸生成草酸亞鐵的沉淀，所以離子反應(yīng)為：Fe²⁺+H₂C₂O₄?FeC₂O₄↓+2H⁺，化學(xué)平衡常數(shù)為生成物濃度系數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次冪乘積的比值，常溫下，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=$\frac{{C}^{2}（{H}^{+}）}{C（F{e}^{2+}）×C（{H}_{2}{C}_{2}{O}_{4}）}$=$\frac{{K}_{a1}×{K}_{a2}}{{K}_{sp}}$=$\frac{5.6×1{0}^{-3}×2.1×1{0}^{-5}}{2.1×1{0}^{-7}}$=0.56，
故答案為：抑制Fe²⁺水解；Fe²⁺+H₂C₂O₄?FeC₂O₄↓+2H⁺；0.56；
（2）將FeC₂O₄氧化為K₃[Fe（C₂O₄）₃]，最適宜作為“試劑a”是H₂O₂溶液，反應(yīng)為 2FeC₂O₄+H₂O₂+3K₂C₂O₄+H₂C₂O₄═2K₃[Fe（C₂O₄）₃]↓+2H₂O，溫度較高時(shí)，H₂O₂分解，反應(yīng)后煮沸即可過量的雙氧水，其它氧化劑引入雜質(zhì)，
故答案為：C；
（3）在天平的標(biāo)尺上，1g之間有10個(gè)小格，一個(gè)小格代表的質(zhì)量是0.1g，即天平的分度值為0.1g；被測(cè)物體的質(zhì)量為20g+1.9g=21.9g，27.6克FeSO₄•7H₂O，物質(zhì)的量為$\frac{27.6g}{276g/mol}$=0.1mol，根據(jù)鐵原子守恒，理論生成K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O的物質(zhì)的量為0.1mol，質(zhì)量為：0.1mol×491g/mol=49.1g，產(chǎn)率=$\frac{實(shí)際產(chǎn)量}{理論產(chǎn)量}$×100%=$\frac{21.9g}{49.1g}$×100%≈44.6%，
故答案為：21.9；44.6%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)過程分析判斷，為高頻考點(diǎn)，把握發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及實(shí)驗(yàn)操作為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力的考查，注意信息與所學(xué)知識(shí)的結(jié)合，題目難度中等．