Question

【題目】草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀晶體{Ka[Fe(C2O4)b]·cH2O}易溶于水，難溶于乙醇，110 ℃可完全失去結晶水，是制備某些鐵觸媒的主要原料。實驗室通過下列方法制備Ka[Fe(C2O4)b]·cH2O并測定其組成：

Ⅰ.草酸合鐵酸鉀晶體的制備

(1)“轉化”過程中若條件控制不當，會發(fā)生H2O2氧化H2C2O4的副反應，寫出該副反應的化學方程式：_________________________。

(2)“操作X”中加入乙醇的目的是_______________________。

Ⅱ. 草酸合鐵酸鉀組成的測定

步驟1：準確稱取兩份質量均為0.4910 g的草酸合鐵酸鉀樣品。

步驟2：一份在N2氛圍下保持110℃加熱至恒重，稱得殘留固體質量為0.4370 g。

步驟3：另一份完全溶于水后，讓其通過裝有某陰離子交換樹脂的交換柱，發(fā)生反應：aRCl+[Fe(C2O4)b]a-=Ra[Fe(C2O4)b]+aCl-，用蒸餾水沖洗交換柱，收集交換出的Cl-，以K2CrO4為指示劑，用0.1500 mol·L-1AgNO3溶液滴定至終點，消耗AgNO3溶液20.00 mL。

(3)若步驟3中未用蒸餾水沖洗交換柱，則測得的樣品中K+的物質的量________（填“偏大”“偏小”或“不變”）。

(4)通過計算確定草酸合鐵酸鉀樣品的化學式(寫出計算過程)。 ________

Answer 1

【答案】H2O2+H2C2O4=2CO2↑+2H2O 降低草酸合鐵酸鉀的溶解度，促進草酸合鐵酸鉀的析出 偏小 K3[Fe(C2O4)3]·3H2O

【解析】

(1)H2O2具有氧化性，草酸具有還原性，二者會發(fā)生氧化還原反應，結合電子守恒、原子守恒書寫；

(2)根據(jù)草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀晶體{Ka[Fe(C2O4)b]·cH2O}易溶于水，難溶于乙醇，結合實驗目的分析；

(3)若不洗滌，在固體表明會殘留K+，據(jù)此判斷K+的多少；

(4)先根據(jù)鹽失重質量計算結晶水的物質的量，根據(jù)Cl-+Ag+=AgCl↓，由消耗AgNO3的物質的量計算Cl-的物質的量，再交換樹脂的交換柱反應中微粒關系由Cl-得到K+及[Fe(C2O4)b]a-的物質的量，再根據(jù)化合物中化合價代數(shù)和等于0及固體在受熱分解前后質量關系，找出a、b的關系，求出微粒物質的量的比，最后得到物質化學式。

(1)H2O2具有氧化性，草酸具有還原性，二者會發(fā)生氧化還原反應，根據(jù)反應過程在電子守恒、原子守恒，可得反應方程式為：H2O2+H2C2O4=2CO2↑+2H2O；

(2)由于草酸合鐵(Ⅲ)酸鉀晶體{Ka[Fe(C2O4)b]·cH2O}易溶于水，難溶于乙醇，為降低草酸合鐵酸鉀的溶解度，促進草酸合鐵酸鉀的析出，因此要使用乙醇；

(3)若步驟3中未用蒸餾水沖洗交換柱，則一部分K+殘留在交換柱內(nèi)，使測得的樣品中K+的物質的量偏少；

(4)0.4910 g的草酸合鐵酸鉀n(H2O)=(0.4910-0.4370)g÷18 g/mol=3×10-3 mol；

n(Cl-)=n(Ag+)=0.1500 mol/L×20.00×10-3 L=3×10-3 mol，根據(jù)離子交換柱中發(fā)生的反應：

a RCl+[Fe(C2O4)b]a-=Ra[Fe(C2O4)b]+aCl-，可得樣品中n(K+)=n(Cl-)=3×10-3 mol，n{[Fe(C2O4)b]a-}=mol；110 ℃殘留固體是晶體失去結晶水后的產(chǎn)物即K+和[Fe(C2O4)b]a-的總質量，則3×10-3 mol×39 g/mol+mol×(56+88b)g/mol=0.437 0 g

Ka[Fe(C2O4)b]中根據(jù)電荷守恒關系可得：a+3=2b，解得a=3，b=3，n{[Fe(C2O4)3]3-}=1×10-3 mol，

n(K+)：n{[Fe(C2O4)3]3-}：n(H2O)=(3×10-3 mol)：(1×10-3 mol)：(3×10-3 mol)= 3∶1∶3，

所以該鹽化學式為K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。