Question

三草酸合铁酸钾晶体（K₃［Fe(C₂O₄) ₃］·xH₂O）是一种光敏材料，在110℃可完全失去结晶水。为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量，某实验小组做了如下实验：

（1）铁含量的测定

步骤一：称量5.00g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250mL溶液。

步骤二：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氧化成二氧化碳，同时，MnO₄^－被还原成Mn^2＋。向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，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，溶液仍呈酸性。

步骤三：用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO₄溶液20.02mL，滴定中MnO₄^－被还原成Mn²⁺。

重复步骤二、步骤三操作，滴定消耗0.010mol/LKMnO₄溶液19.98ml。

请回答下列问题：

①配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是：称量、       、转移、洗涤并转移、      摇匀。

②加入锌粉的目的是                        。

③写出步骤三中发生反应的离子方程式                     。

④实验测得该晶体中铁的质量分数为            。在步骤二中，若加入的KMnO₄溶液的量不够，则测得的铁含量             。（选填“偏低”“偏高”“不变”）

（2）结晶水的测定

将坩埚洗净，烘干至恒重，记录质量；在坩锅中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体，称量并记录质量；加热至110℃，恒温一段时间，置于空气中冷却，称量并记录质量；计算结晶水含量。请纠正实验过程中的两处错误：           ；                。

Answer

（1）①溶解 定容；②将溶液中的Fe3+全部还原为Fe2+。；③8H++MnO-4+5Fe2+＝Mn2++5Fe3++4H2O；④11.2% 偏高

（2）加热后的晶体要在干燥器中冷却；将盛有样品的坩埚进行多次加热，干燥器中冷却，称量并记录质量，直至两次称量质量几乎相等（或质量差不超过0.1 g）

【解析】

试题分析：（1）①在配制物质的量浓度的溶液时，要经过：计算→称量→溶解→移液、洗涤→振荡→定容→摇匀等步骤。

②锌是活泼的金属，加入锌粉的目的是将Fe3+恰好还原成Fe2+，使Fe2＋在步骤三中与KMnO4发生氧化还原反应。

③在步骤三中MnO4‾把Fe2+氧化为Fe2+，MnO4‾被还原为Mn2+，配平可得离子方程式为8H++MnO-4+5Fe2+＝Mn2++5Fe3++4H2O。

④根据步骤三中的离子反应可知：n（Fe）＝5n（MnO4-）＝5×（20.02mL＋19.98 mL）/2×0.01mol•L-1×10-3×10＝1.0×10-2mol，m（Fe）＝56g•mol-1×1.0×10-2mol＝0.56g，晶体中铁的质量分数＝×100%＝11.2%；在步骤二中，若加入的KMnO4溶液的量不够，则导致草酸根有剩余，从而导致在第三步中消耗的酸性高锰酸钾会增加，因此测得的铁含量偏高；

（2）加热后的晶体要在干燥器中冷却，防止重新吸收空气中的水分。另外在加热时至少要称量两次质量差，到两次称量质量差不超过0.1g。

考点：考查一定物质的量浓度的配制、中和滴定、误差分析、实验操作及有关计算。