Question

（15分）三草酸合铁（Ⅲ）酸钾晶体（K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O）有很重要的用途。可用如下流程来制备。根据题意完成下列各题：

（1）若用铁和稀硫酸制备绿矾（FeSO₄·7H₂O）过程中，其中                    （填物质名称）往往要过量，理由是                                           。

（2）要从溶液中得到绿矾，必须进行的实验操作是                  。（按前后顺序填）

a．过滤洗涤    

b．蒸发浓缩    

c．冷却结晶   

d．灼烧   

e．干燥

某兴趣小组为测定三草酸合铁酸钾晶体（K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O）中铁元素含量，做了如下实验：

步骤1：称量5.000g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250ml溶液。

步骤2：取所配溶液25.00ml于锥形瓶中，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，同时，MnO₄^— 被还原成Mn²⁺。向反应后的溶液中加入一定量锌粉，加热至黄色刚好消失，过滤，洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时，溶液仍显酸性。

步骤3：在酸性条件下，用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步骤二所得溶液至终点，共做三次实验，平均消耗KMnO₄溶液20.00mL，滴定中MnO₄^－，被还原成Mn²⁺。

（3）步骤1中，配制三草酸合铁酸钾溶液需要使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有         ；主要操作步骤依次是：称量、溶解、转移、          、定容、摇匀。

（4）步骤2中，加入锌粉的目的是                             。

（5）步骤3中，发生反应的离子方程式为                             。

（6）步骤2中，若加入的KMnO₄的溶液的量不够，则测得的铁含量               。（选填“偏低”、“偏高”、“不变”）

（7）某同学将8.74g无水三草酸合铁酸钾（K₃[Fe(C₂O₄)₃]）在一定条件下加热分解，所得固体的质量为5.42g，同时得到密度为1.647g/L（已折合成标准状况下）气体。研究固体产物得知，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K₂CO₃。写出该分解反应的化学方程式               。

Answer

（1）铁 (1分) 防止Fe2+被氧化(2分) ；（2）b、c、a、e(2分)；（3）250mL容量瓶(1分) 洗涤(1分)

（4）还原Fe3+为Fe2+(2分) ；（5）MnO4－ + 5Fe2+ + 8H+==Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O(2分)

⑹偏高(2分) ⑺2K3[Fe(C2O4)3] 3K2CO3 + Fe + FeO + 4CO↑+ 5CO2↑(3分)

【解析】

试题分析：（1）若用铁和稀硫酸制备绿矾（FeSO4·7H2O）过程中，二者恰好完全反应，其中FeSO4被空气中的氧气氧化为Fe2(SO4)3，为防止变质，铁粉应该过量；（2）要从溶液中得到绿矾，由于FeSO4的溶解度受温度的影响变化较大，所以必须进行的实验操作是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤最后干燥。故编号是b、c、a、e；（3）步骤1中，配制250mL一定浓度的三草酸合铁酸钾溶液需要使用的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒以外还有250mL容量瓶；主要操作步骤依次是：称量、溶解、转移、洗涤、定容、摇匀。（4）步骤2中，加入锌粉的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+；（5）步骤3中，MnO4－将Fe2+氧化为Fe3+，它本身被还原为Mn2+，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒可得发生反应的离子方程式为MnO4－ + 5Fe2+ + 8H+==Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O；⑹步骤2中，若加入的KMnO4的溶液的量不够，则C2O42-就偏低，测得的铁含量就会偏高；⑺某同学将8.74g无水三草酸合铁酸钾（K3[Fe(C2O4)3]）在一定条件下加热分解，所得固体的质量为5.42g，同时得到密度为1.647g/L（已折合成标准状况下）气体。研究固体产物得知，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3。M=1.647g/L×22.4L/mol=36.9g/mol，假设混合气体中CO2、CO的物质的量分别是x、y，则(44x+28y)÷(x+y)= 36.9，解得x：y=5:4, n(K3[Fe(C2O4)3])= 8.74g÷437g/mol=0.02mol，根据K元素守恒可得n(K2CO3)= (0.02mol×3) ÷2=0.03mol，在固体中含有Fe元素的物质的量是：n(Fe)= 0.02mol,产生的CO、CO2的物质的量是0.02mol×6-0.03mol=0.09mol，由于n(CO2):n(CO)= 5:4,所以n(CO2)=0.05mol，n(CO)=0.04mol；Fe元素结合的O元素的物质的量是0.02mol×12-0.05mol×2-0.04mol×1-0.03mol×3=0.01mol，因此K3[Fe(C2O4)3发生分解反应的各种物质的物质的量的比为n(K3[Fe(C2O4)3])：n(K2CO3)：n(Fe)：n(FeO): n(CO2):n(CO)= 0.02mol: 0.03mol :0.01mol:0.01mol: 0.05mol:0.04mol=2:3:1:1: 5:4。故该分解反应的化学方程式是2K3[Fe(C2O4)3] 3K2CO3 + Fe + FeO + 4CO↑+ 5CO2↑。

考点：考查化学操作的原因、混合物分离方法及步骤、仪器的合理使用、配制物质的量浓度的溶液的步骤、离子方程式的书写、误差分析、守恒方法在化学方程式书写的计算中的应用的知识。