Question

化合物K_aFe_b(C₂O₄)_c·dH₂O（其中铁为正三价）是重要的光化学试剂。通过下述实验确定该晶体的组成。

步骤a：称取该样品4.91g溶于水中配成250mL溶液，取出25mL溶液，向其中加入过量的NaOH溶液，将沉淀过滤，洗涤，高温灼烧至质量不再改变，称量其固体的质量为0.08g。

步骤b：另取出25mL溶液，加入适量稀H₂SO₄溶液，用0.050 mol·L^－1KMnO₄溶液滴定，到达滴定终点时，消耗KMnO₄溶液24.00mL。

已知：    KMnO₄+    H₂C₂O₄+  H₂SO₄=  MnSO₄+    K₂SO₄+  CO₂+    H₂O

（1） 配平上述反应方程式

（2） 草酸为二元弱酸，其一级电离的方程式为                       。

（3）滴定终点观察到的现象为                                      。

（4）通过计算确定样品的组成(写出计算过程)。

Answer

（12分）

（1）2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2+8H2O（2分）

H2C2O4HC2O4—+H+ （2分）

（2）最后1滴KMnO4溶液滴入后，溶液变为浅红色，且半分钟内不变色。 （2分）

（3）在250 ml溶液中，

n(Fe3+) = 2n(Fe2O3) = 0.08 g÷160 g/mol × 2 × 10 = 0.01 mol （1分）

n(C2O42—) = n(KMnO4) ÷2 × 5 × 10

= 0.050mol/L × 24.00 × 10-3 L ÷2 × 5 × 10 = 0.03 mol （1分）

根据电荷守恒： n(K+) + 3n(Fe3+) = 2n(C2O42—)

n(K+) = 0.03 mol （1分）

n(H2O) =(4.91g-39g·mol－1×0.03mol - 56g·mol－1×0.01mol - 88g·mol－1×0.03mol)÷18g·mol－1

= 0.03 mol （1分）

故：n(K+)∶n(Fe3+) ∶n(C2O42—)∶n(H2O) = 3∶1∶3∶3

化学式为：K3Fe(C2O4)3·3H2O （2分）

【解析】

试题分析：（1）高锰酸钾中锰元素化合价从+7价降低到+2价，变化5价，草酸中的碳元素化合价从+3价升高到二氧化碳中的+4价，升高1价，所以二者比例为2:5，再根据原子守恒配平其他物质的化学计量数，得方程式为2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4=2MnSO4+K2SO4+10CO2+8H2O。草酸是二元弱酸，第一步电离出氢离子和草酸氢根离子，电离方程式为H2C2O4HC2O4—+H+ 。（2）向草酸溶液中滴入高锰酸钾，当最后1滴KMnO4溶液滴入后，溶液变为浅红色，且半分钟内不变色。（3）在250 ml溶液中，n(Fe3+) = 2n(Fe2O3) = 0.08 g÷160 g/mol × 2 × 10 = 0.01 mol n(C2O42—) = n(KMnO4) ÷2 × 5 × 10= 0.050mol/L × 24.00 × 10-3 L ÷2 × 5 × 10 = 0.03 mol ；根据电荷守恒： n(K+) + 3n(Fe3+) = 2n(C2O42—) ， n(K+) = 0.03 mol ，n(H2O) =(4.91g-39g·mol－1×0.03mol - 56g·mol－1×0.01mol - 88g·mol－1×0.03mol)÷18g·mol－1 = 0.03 mol 故：n(K+)∶n(Fe3+) ∶n(C2O42—)∶n(H2O) = 3∶1∶3∶3，化学式为：K3Fe(C2O4)3·3H2O 。

考点：探究物质的组成或测量物质的含量