Question

1．三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O可用于攝影和藍色印刷．某課外化學興趣小組為測定三草酸合鐵酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O）中鐵元素含量，做了如下實驗：
步驟一：稱量5.000g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250ml溶液．
步驟二：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，同時MnO₄^-被還原成Mn²⁺．向反應后的溶液中加入一定量鋅粉，加熱至黃色
剛好消失，過濾，洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時，溶液仍呈酸性．
步驟三：用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步驟二所得溶液至終點，消耗KMnO₄溶液V₁ml，MnO₄^-被還
原成Mn²⁺．
重復步驟二、步驟三操作，滴定消耗0.010mol/L KMnO₄溶液V₂ml；
（1）為進一步測定鐵元素的含量，加入鋅粉的 目的是將還原Fe³⁺為Fe²⁺．
（2）實驗步驟二中加KMnO₄溶液的離子方程式為 11.12%2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O．若加入的KMnO₄的溶液的量不夠，則測得的鐵含量偏高偏高．（選填“偏低”“偏高”“不變”）
（3）某同學將8.74g無水三草酸合鐵酸鉀（K₃[Fe（C₂O₄）₃]（M=437g/mol）在一定條件下加熱分解，所得固體的質量為5.42g；同時得到含兩種成分的氣體混合物，將生成的混合氣體通過堿石灰增重2.2g．研究固體產物得知，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃（K元素只存在于鹽中）．通過必要的計算，寫出該分解反應的化學方程式．

Answer 1

分析 （1）鋅粉能與Fe³⁺反應，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
（2）草酸與酸性的高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應，生成二氧化碳、錳離子和水；加入的KMnO₄的溶液的量不足，導致草酸根有剩余，再滴定亞鐵離子時，進行與高錳酸鉀反應，使的滴定亞鐵離子消耗的高錳酸鉀的體積偏大；
（3）根據生成的混合氣體通過堿石灰增重2.2g，則氣體之一為C0₂，并且n（CO₂）=$\frac{2，2g}{44g/mol}$=0.05mol，根據原子守恒另一種氣體只能為CO，其質量為8.74-5.42-2.2=1.12g，即n（CO）=$\frac{1.12g}{28g/mol}$=0.04mol；依據信息：固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃，結合電子得失守恒，可推測鐵元素只能以亞鐵和鐵單質的形式存在結合原子守恒計算各物質的量之比，從而書寫方程式．

解答 解：（1）向反應后的溶液中加入一小匙鋅粉，加熱至溶液完全由黃色變?yōu)闇\綠色，說明加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
故答案為：還原Fe³⁺為Fe²⁺；
（2）草酸與酸性的高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應，生成二氧化碳、錳離子和水，離子方程式為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；加入的KMnO₄的溶液的量不夠，導致草酸根有剩余，再滴定亞鐵離子時，進行與高錳酸鉀反應，使的滴定亞鐵離子消耗的高錳酸鉀的體積偏大，導致測定的亞鐵離子的物質的量偏大，故鐵元素的質量偏大，計算測定的鐵元素的質量分數偏高，
故答案為：2MnO₄^-+5H₂C₂O₄+6H⁺═10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O；偏高；
（3）將生成的混合氣體通過堿石灰增重2.2g，則氣體之一為C0₂，并且n（CO₂）=$\frac{2，2g}{44g/mol}$=0.05mol，根據原子守恒另一種氣體只能為CO，其質量為8.74-5.42-2.2=1.12g，即n（CO）=$\frac{1.12g}{28g/mol}$=0.04mol；固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K₂CO₃，結合電子得失守恒，可推測鐵元素只能以亞鐵和鐵單質的形式存在，又8.74g無水三草酸合鐵酸鉀（K₃[Fe（C₂O₄）₃]（M=437g/mol）的物質的量為：$\frac{8.74g}{437g/mol}$=0.02mol，所以根據鉀守恒則n（K₂CO₃）=0.03mol，根據氧守恒則n（FeO）=0.01mol，鐵守恒則n（Fe）=0.01mol，所以反應方程式為：2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO↑+5CO₂↑，
答：該分解反應的化學方程式為：2K₃[Fe（C₂O₄）₃]═3K₂CO₃+Fe+FeO+4CO↑+5CO₂↑．

點評 本題主要考查實驗的基本操作及其計算，注意基礎實驗知識的積累，把握實驗步驟、原理和注意事項等問題，題目難度中等．