Question

三草酸合铁酸钾是一种重要的光敏材料和有机反应的催化剂，化学式为K₃[Fe(C₂O₄)₃]·3H₂O，为翠绿色晶体，溶于水，难溶于乙醇。110℃下失去三分子结晶水，230℃时分解。该配合物对光敏感，光照下即发生分解。

Ⅰ、三草酸合铁酸钾的制备

①溶【解析】
在托盘天平上称取4.0gFeSO₄·7H₂O晶体，放入250mL烧杯中，加入1 mol·L^-1 H₂SO₄ 1mL，再加入H₂O 15mL，加热使其溶解。

②沉淀：在上述溶液中加入1 mol·L^-1 H₂C₂O₄ 20mL，搅拌并加热煮沸，使形成FeC₂O₄·2H₂O黄色沉淀，用倾斜法倒出清液，洗涤该沉淀3次以除去可溶性杂质。

③氧化：在上述沉淀中加入10 mL饱和K₂C₂O₄溶液，水浴加热至40℃，滴加3%H₂O₂溶液20mL，不断搅拌溶液并维持温度在40℃左右，使Fe²⁺充分氧化为Fe³⁺。滴加完后，加热溶液至沸腾以除去过量的H₂O₂。

④生成配合物：保持上述沉淀近沸状态，趁热滴加1 mol·L^-11H₂C₂O₄使沉淀溶解至呈现翠绿色为止。冷却后，加入15mL 95%的乙醇水溶液，在暗处放置，结晶。减压过滤，抽干后用少量乙醇洗涤产品，继续抽干，称量，计算产率，并将晶体放在干燥器内避光保存。

Ⅱ、产物中C₂O₄^2-的质量分数的测定

称取0.20g产品于锥形瓶中微热溶解并加入2 mL稀硫酸，趁热用0.0200 mol·L^-1 KMnO₄标准溶液滴定至终点，重复操作2-3次，平均消耗KMnO₄溶液的体积为25.00mL。计算产物中C₂O₄^2-的质量分数。 请回答下列问题：

（1）步骤①溶解时应加入少量的稀硫酸，目的是__________________________；

（2）步骤③用过氧化氢作氧化剂而不选择KMnO₄的理由是_______________________；

（3）生成的FeC₂O₄·2H₂O晶体上易沾附硫酸盐，如何证明晶体已洗涤干净______________；

（4）步骤③需保持恒温40℃，原因是__________________________；

（5）用乙醇洗涤的作用是______________________________________________________；

（6）滴定终点的现象是_____________________________________，通过计算，产物中C₂O₄^2-的质量分数为____________________。

Answer

抑制Fe2+的水解 过氧化氢的还原产物是水，且过量过氧化氢加热也能分解为水和氧气除去，不会引入新的杂质离子 取最后一次洗涤液少许于试管中，加入稀HCl再加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀产生，则证明晶体已洗涤干净 温度太低，Fe2+氧化速率太慢；温度过高，易导致H2O2分解影响Fe2+的氧化 加入乙醇降低溶解度有利于产品结晶析出 当滴入最后一滴KMnO4溶液，锥形瓶内溶液颜色由无色变为浅红色，且半分钟不褪色 55%

【解析】(1)因Fe2+在不溶液中能水解，步骤①溶解时应加入少量的稀硫酸，目的是为了抑制Fe2+的水解；

(2)过氧化氢为绿色氧化剂，其还原产物是水，且过量过氧化氢加热也能分解为水和氧气除去，不会引入新的杂质离子，而使用KMnO4会引入杂质离子；

(3)生成的FeC2O4·2H2O晶体上易沾附硫酸盐，最初的洗涤液里有SO42-，洗涤干净后洗涤液里则没有SO42-，故取最后一次洗涤液少许于试管中，加入稀HCl再加入BaCl2溶液，若没有白色沉淀产生，则证明晶体已洗涤干净；

(4)H2O2受热易分解，所以第③步需要控制水浴40℃，若温度太低，Fe2+氧化速率太慢；温度过高，易导致H2O2分解影响Fe2+的氧化；

(5)加入乙醇降低溶解度有利于产品结晶析出，同时避免晶体溶解于水，造成流失；

(6)滴定终点观察到的现象为：当滴入最后一滴KMnO4标准溶液后溶液由无色变浅红色，且30s不褪色；用KMnO4溶液滴定草酸根离子时，发生反应的离子方程式为5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O，消耗KMnO4的物质的量为0.0200 mol·L-1 ×0.025L=0.0005mol，则C2O42-的物质的量为0.0005mol×=0.00125mol，产物中C2O42-的质量分数=×100%=55%。