Question

【題目】某硫酸鹽在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上有廣泛用途。它的組成可表達為KxFey(SO4)z·nH2O(其中Fe為＋2價)。為測定它的組成可通過下列實驗：

步驟Ⅰ：稱取22.80 g樣品，配制成100.00 mL溶液A。

步驟Ⅱ：量取25.00 mL溶液A，用0.300 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定至終點(滴定過程中MnO4-與Fe2＋反應(yīng)生成Mn2＋和Fe3＋)，消耗KMnO4溶液10.00 mL。

步驟Ⅲ：量取25.00 mL溶液A，加入足量的四苯硼酸鈉{Na[B(C6H5)4]}溶液至沉淀完全，得白色固體四苯硼酸鉀(摩爾質(zhì)量為358 g·mol－1)10.74 g。該反應(yīng)的離子方程式為K＋＋[B(C6H5)4]－=K[B(C6H5)4]↓。

(1)判斷步驟Ⅱ滴定終點的現(xiàn)象是________，寫出步驟Ⅱ中的離子反應(yīng)方程式：________。

(2)已知常溫下K[B(C6H5)4]的Ksp＝2.0×10－13，欲使溶液中c(K＋)≤1.0×10－5 mol·L－1，此時溶液中c{[B(C6H5)4]－}≥________mol·L－1。

(3)通過計算確定樣品的化學(xué)式__________(寫出計算過程)。

Answer 1

【答案】溶液由無色變?yōu)?/span>(淺)紅色且半分鐘不變色 5Fe2＋＋MnO4-＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 2.0×10－8 溶液中n(K+)=×4=0.12mol，n(Fe2+)=0.300 0 mol·L－1×0.01L×5×4=0.06mol，根據(jù)電荷守恒可知n(K+)+2n(Fe2+)=2n(SO42-)可得n(SO42-)===0.12mol，根據(jù)樣品的質(zhì)量可計算出結(jié)晶水的物質(zhì)的量n(H2O)==0.18mol，因此n(K+)：n(Fe2+)：n(SO42-)：n(H2O)=0.12:0.06:0.12:0.18=2:1:2:3，所以化學(xué)式為K2Fe (SO4)2·3H2O

【解析】

（1）量取25.00 mL溶液A，用0.300 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定至終點，其中高錳酸鉀溶液可做指示劑，自身為紫色，達到滴定終點時，因發(fā)生了氧化還原反應(yīng)而使其顏色發(fā)生了變化；滴定過程中MnO4-與Fe2＋反應(yīng)生成Mn2＋和Fe3＋，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律書寫離子方程式；

（2）根據(jù)Ksp{K[B(C6H5)4]}= c(K＋) c{[B(C6H5)4]－}進行計算；

（3）量取25.00 mL溶液A，加入足量的四苯硼酸鈉{Na[B(C6H5)4]}溶液至沉淀完全，得白色固體四苯硼酸鉀(摩爾質(zhì)量為358 g·mol－1)10.74 g，可知100.00 mL溶液中含K+的物質(zhì)的量n(K+)=×4=0.12mol；量取25.00 mL溶液A，用0.300 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液10.00 mL，可知100.00 mL溶液中n(Fe2+)=0.300 0 mol·L－1×0.01L×5×4=0.06mol，根據(jù)電荷守恒可計算出溶液中SO42-的物質(zhì)的量，再根據(jù)樣品的質(zhì)量計算出結(jié)晶水的質(zhì)量，最終可確定各離子和水的物質(zhì)的量之比，進而確定化學(xué)式。

（1）量取25.00 mL溶液A，用0.300 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定至終點，其中高錳酸鉀溶液可做指示劑，自身為紫色，達到滴定終點時，溶液由無色變?yōu)?/span>(淺)紅色且半分鐘不變色；滴定過程中MnO4-與Fe2＋反應(yīng)生成Mn2＋和Fe3＋，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，離子方程式為：5Fe2＋＋MnO4-＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；

（2）因Ksp{K[B(C6H5)4]}= c(K＋) c{[B(C6H5)4]－}，那么c{[B(C6H5)4]－}===2.0×10-8 mol·L－1，因此當溶液中c(K＋)≤1.0×10－5 mol·L－1時，溶液中c{[B(C6H5)4]－}≥2.0×10-8mol·L－1。

（3）量取25.00 mL溶液A，加入足量的四苯硼酸鈉{Na[B(C6H5)4]}溶液至沉淀完全，得白色固體四苯硼酸鉀(摩爾質(zhì)量為358 g·mol－1)10.74 g，可知100.00 mL溶液中含K+的物質(zhì)的量n(K+)=×4=0.12mol；量取25.00 mL溶液A，用0.300 0 mol·L－1酸性KMnO4溶液滴定至終點，消耗KMnO4溶液10.00 mL，可知100.00 mL溶液中n(Fe2+)=0.300 0 mol·L－1×0.01L×5×4=0.06mol，根據(jù)電荷守恒可知n(K+)+2n(Fe2+)=2n(SO42-)，那么n(SO42-)===0.12mol，進一步可知n(H2O)==0.18mol，因此n(K+)：n(Fe2+)：n(SO42-)：n(H2O)=0.12:0.06:0.12:0.18=2:1:2:3，所以化學(xué)式為K2Fe (SO4)2·3H2O。