Question

16．化合物K_xFe（C₂O₄）_y•3H₂O（Fe為+3價(jià)）是一種軍用光敏材料，實(shí)驗(yàn)室可以用如下的方法來制備這種材料并測定這種材料的組成．
I．制備

（1）結(jié)晶時(shí)應(yīng)將飽和溶液用冰水冷卻，同時(shí)放在黑暗處等待晶體的析出，這樣操作的原因是用冰水冷卻有利于析出更多的晶體，黑暗可以防止晶體分解
（2）操作 a 名稱是過濾、洗滌
（3）稱取一定質(zhì)量的晶體置于錐形瓶中，加入足量蒸餾水和稀 H₂SO₄，將C₂O₄^2-轉(zhuǎn)化為H₂C₂O₄后用0.1100mol/L KMnO₄溶液滴定，當(dāng)消耗 KMnO₄溶液 24.00mL 時(shí)恰好完全反應(yīng)；再向溶液中加入適量的還原劑，恰好將 Fe³⁺完全轉(zhuǎn)化為 Fe²⁺，用相同濃度的 KMnO₄溶液繼續(xù)滴定，當(dāng)Fe²⁺完全氧化時(shí)，用去KMnO₄溶液4.00mL．第二次滴定的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，第二次滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為溶液變化為紫紅色且半分鐘不再變化．
（4）配制100mL 0.1100mol/L KMnO₄溶液及滴定實(shí)驗(yàn)中所需的玻璃儀器除燒杯，玻璃棒、膠頭滴管、量筒、錐形瓶外還有100mL容量瓶、酸式滴定管（填儀器名稱）．
（5）通過計(jì)算確定該材料的組成為：K₃Fe（C₂O₄）₃•3H₂O（填寫化學(xué)式）．

Answer 1

分析 用K₂C₂O₄和FeCl₃制備該光敏材料，用K₂C₂O₄和FeCl₃溶解蒸發(fā)，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌得到得到晶體，為析出晶體更純凈，需要進(jìn)行重結(jié)晶，溶解過濾洗滌和干燥得到光敏材料K_xF_e（C₂O₄）_y•3H₂O；
（1）由題目信息可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y•zH₂O（Fe為+3價(jià)）是一種光敏感材料，推知黑暗是為了防止晶體見光分解．
（2）操作a前一步是冷卻結(jié)晶，結(jié)晶后自然要將晶體與母液分離，所以需要過濾，晶體表面有吸附的雜質(zhì)，洗滌后再進(jìn)行重結(jié)晶提純．
（3）第二次滴定的離子化學(xué)方程式為高錳酸鉀溶液滴定亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式，滴定終點(diǎn)是利用高錳酸鉀溶液的紫紅色判斷反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)；
（4）題目中明確說道包含物質(zhì)的量溶液配制和滴定實(shí)驗(yàn)，所以需要容量瓶和滴定管，關(guān)鍵是要準(zhǔn)確寫出“100mL容量瓶”．而KMnO₄溶液有強(qiáng)氧化性，需用酸式滴定管盛放；
（5）由MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O可知，n（Fe³⁺）=5n（MnO₄^-），由2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知n（C₂O₄^2-）=$\frac{5}{2}$n（MnO₄^-），根據(jù)化學(xué)式，可求得y的值，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0計(jì)算x的值．

解答 解：（1）由題目信息可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y•zH₂O（Fe為+3價(jià)）是一種光敏感材料，推知黑暗是為了防止晶體見光分解，用冰水冷卻降低溶解度，有利于析出更多的晶體；
故答案為：用冰水冷卻有利于析出更多的晶體，黑暗可以防止晶體分解；
（2）操作a前一步是冷卻結(jié)晶，結(jié)晶后自然要將晶體與母液分離，所以需要過濾，晶體表面有吸附的雜質(zhì)，洗滌后再進(jìn)行重結(jié)晶提純．
故答案為：過濾、洗滌；
（3）第二次滴定的離子化學(xué)方程式為高錳酸鉀溶液滴定亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)的離子方程式，反應(yīng)為；MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，反應(yīng)終點(diǎn)是利用滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液變化為紫紅色且半分鐘不再變化，說明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，溶液變化為紫紅色且半分鐘不再變化；
（4）配制100mL 0.1000mol•L^-1KMnO₄溶液，由已有的儀器可知，還需要100mL容量瓶；由已有的儀器可知，滴定實(shí)驗(yàn)還需要滴定管，KMnO₄溶液有強(qiáng)氧化性，可以發(fā)生橡皮管，需用酸式滴定管盛放；
故答案為：100mL容量瓶、酸式滴定管；
（5）由MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O可知，n（Fe³⁺）=5n（MnO₄^-）=5×0.004L×0.10mol•L^-1=0.002mol，由2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知，n（C₂O₄^2-）=$\frac{5}{2}$n（MnO₄^-）=$\frac{5}{2}$×0.024L×0.10mol•L^-1=0.006mol，所以0.002mol：0.006mol=1：y，解得y=3，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0可知，x+3+3×（-2）=0，解得x=3，化合物K_xFe（C₂O₄）_y•3H₂O的化學(xué)式為：K₃Fe（C₂O₄）₃•3H₂O；
故答案為：K₃Fe（C₂O₄）₃•3H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對工藝流程理解、閱讀獲取信息能力、溶液配制、氧化還原反應(yīng)滴定與計(jì)算等，難度中等，需要學(xué)生具備閱讀分析能力和靈活運(yùn)用知識(shí)的解決問題能力．