Question

10．草酸鐵晶體Fe₂（C₂O₄）₃•xH₂O通過相關(guān)處理后可溶于水，且能做凈水劑，在110℃可完全失去結(jié)晶水．為測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)：
步驟1：稱量5.20g草酸鐵晶體進(jìn)行處理后，配制成250mL一定物質(zhì)的量濃度的溶液．
步驟2：取所配溶液25.00mL于錐形瓶中，先加足量稀H₂SO₄酸化，再滴加KMnO₄溶液至草酸恰好全部氧化成二氧化碳，同時(shí)MnO₄^-被還原成Mn²⁺．向反應(yīng)后的溶液中加入鋅粉，加熱至溶液黃色剛好消失，過濾、洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時(shí)溶液仍呈酸性．
步驟3：用0.0200mol/LKMnO₄溶液滴定步驟2所得溶液至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液V₁ mL，滴定中MnO₄^-被還原成Mn²⁺．
重復(fù)步驟2、步驟3的操作2次，分別滴定消耗0.0200mol/LKMnO₄溶液為V₂、V₃mL．
記錄數(shù)據(jù)如下表：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)	KMnO4溶液的濃（mol/L）	KMnO4溶液滴入的體積（mL）
1	0.0200	V1=20.02
2	0.0200	V2=23.32
3	0.0200	V3=19.98

請(qǐng)回答下列問題：
（1）草酸鐵溶液能做凈水劑的原因Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺（用離子方程式表示）．
（2）該實(shí)驗(yàn)步驟1和步驟3中使用的儀器除托盤天平、鐵架臺(tái)、滴定管夾、燒杯、玻璃棒外，需用下列儀器中的A、C、D、F（填序號(hào)）．
A．酸式滴定管       B．堿式滴定管     C．錐形瓶    D．膠頭滴管       E．漏斗             F．250mL容量瓶
（3）實(shí)驗(yàn)步驟2中 KMnO₄氧化草酸的化學(xué)方程式為2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O；加入鋅粉的目的是將Fe³⁺還原為Fe²⁺．
（4）步驟3滴定時(shí)是否選擇指示劑否（是或否）；滴定終點(diǎn)的判斷方法是加入最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變?yōu)闇\紫紅色，且30s內(nèi)淺紫紅色不褪去．
（5）在步驟3中，下列滴定操作使測得的鐵含量偏高的有AB．
A．滴定管用水洗凈后直接注入KMnO₄溶液
B．滴定管尖嘴內(nèi)在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失
C．讀取KMnO₄溶液體積時(shí)，滴定前平視，滴定結(jié)束后俯視讀數(shù)
（6）實(shí)驗(yàn)測得該晶體中結(jié)晶水的個(gè)數(shù)x為8．

Answer 1

分析 （1）草酸鐵溶液中鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用；
（2）步驟1：稱量5.20g草酸鐵晶體進(jìn)行處理后，配制成250mL一定物質(zhì)的量濃度的溶液，結(jié)合配制溶液的步驟為：稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、定容、搖勻等步驟選擇需要的儀器，步驟3：用0.0200mol/LKMnO₄溶液滴定步驟2所得溶液至終點(diǎn)，需要錐形瓶、滴定管等；
（3）KMnO₄氧化草酸生成二氧化碳，高錳酸鉀被還原為硫酸錳，結(jié)合原子守恒和電子守恒配平書寫化學(xué)方程式，加入鋅粉的目的是還原鐵離子；
（4）高錳酸鉀溶液為紫紅色，滴入最后一滴溶液變?yōu)樽霞t色且半分鐘不變說明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)；
（5）依據(jù)滴定誤差分析的方法判斷，誤差可以歸結(jié)為標(biāo)準(zhǔn)液的體積消耗變化分析誤差，c（待測）=$\frac{c（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測）}$；
A．酸式滴定管要用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗；
B．滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失，讀取標(biāo)準(zhǔn)溶液體積增大；
C．讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積時(shí)，滴定前平視讀數(shù)，滴定后俯視讀數(shù)，讀取標(biāo)準(zhǔn)溶液體積減小；
（6）根據(jù)離子方程式計(jì)算，n（Fe）=5n（MnO₄^-），可以計(jì)算n（Fe），然后可以計(jì)算晶體中Fe₂（C₂O₄）₃物質(zhì)的量，根計(jì)算摩爾質(zhì)量得到x的值．

解答 解：（1）草酸鐵溶液中鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質(zhì)的作用，反應(yīng)的離子方程式為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺，
故答案為：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃（膠體）+3H⁺；
（2）步驟1：稱量5.20g草酸鐵晶體進(jìn)行處理后，配制成250mL一定物質(zhì)的量濃度的溶液，結(jié)合配制溶液的步驟為：稱量、溶解、轉(zhuǎn)移、定容、搖勻等步驟選擇需要的儀器主要有：托盤天平、燒杯、玻璃棒、250mL容量瓶、膠頭滴管等，步驟3：用0.0200mol/LKMnO₄溶液滴定步驟2所得溶液至終點(diǎn)，高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕橡膠管，需要盛放在酸式滴定管則，滴定過程中需要錐形瓶、鐵架臺(tái)等，該實(shí)驗(yàn)步驟1和步驟3中使用的儀器除托盤天平、鐵架臺(tái)、滴定管夾、燒杯、玻璃棒外，需用下列儀器中的A、C、D、F，
故答案為：A、C、D、F；
（3）KMnO₄氧化草酸生成二氧化碳，高錳酸鉀被還原為硫酸錳，結(jié)合原子守恒和電子守恒配平書寫化學(xué)方程式，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺還原為Fe²⁺，
故答案為：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O；將Fe³⁺還原為Fe²⁺；
（4）高錳酸鉀溶液為紫紅色，步驟3滴定時(shí)不需要選擇指示劑，反應(yīng)終點(diǎn)判斷為：加入最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變?yōu)闇\紫紅色，且30s內(nèi)淺紫紅色不褪去，
故答案為：否；加入最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變?yōu)闇\紫紅色，且30s內(nèi)淺紫紅色不褪去；
（5）A．酸式滴定管要用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，滴定管用蒸餾水洗滌后，立即裝入標(biāo)準(zhǔn)液，標(biāo)準(zhǔn)液濃度減小，消耗標(biāo)準(zhǔn)液體積增大，測定結(jié)果偏高，故A符合；
B．滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失，讀取標(biāo)準(zhǔn)溶液體積增大，測定結(jié)果偏高，故B符合；
C．讀取標(biāo)準(zhǔn)液體積時(shí)，滴定前平視讀數(shù)，滴定后俯視讀數(shù)，讀取標(biāo)準(zhǔn)溶液體積減小，測定結(jié)果偏小，故C不符合；
故答案為：AB；
（6）用0.0200mol/LKMnO₄溶液滴定步驟2所得溶液至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液V₁ mL，滴定中MnO₄^-被還原成Mn²⁺．
重復(fù)步驟2、步驟3的操作2次，分別滴定消耗0.0200mol/LKMnO₄溶液為V₂、V₃mL，計(jì)算平均值，實(shí)驗(yàn)2數(shù)值誤差較大舍去，消耗體積V=$\frac{20.02+19.98}{2}$ml=20.00ml，
鐵元素守恒，高錳酸鉀溶液滴定亞鐵離子發(fā)生的反應(yīng)為：
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
5              1
n          0.0200mol/L×0.0200L
n=0.002mol，
250ml溶液中含鐵元素物質(zhì)的量=0.002mol×$\frac{250}{25}$=0.02mol，F(xiàn)e₂（C₂O₄）₃•xH₂O物質(zhì)的量=0.01mol，
5.20g草酸鐵晶體摩爾質(zhì)量=$\frac{5.20g}{0.01mol}$=520g/mol，
Fe₂（C₂O₄）₃•xH₂O=520，
x=8，
故答案為：8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與分析計(jì)算，主要是滴定實(shí)驗(yàn)的過程分析和誤差分析，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．