Question

三草酸合铁（Ⅲ)酸钾（K₃[Fe(C₂O₄)₃]·xH₂O）是制备负载型活性铁催化剂的主要原料，也是一些有机反应的良好催化剂，在工业上具有一定的应用价值。常用三氯化铁与草酸钾直接合成三草酸合铁（Ⅲ)酸钾。为测定该晶体中铁的含量和草酸根的含量，某实验小组做了如下实验：

Ⅰ 草酸根含量的测定

步骤一：称量10.00g三草酸合铁（Ⅲ)酸钾晶体，配制成500ml溶液。

步骤二：取所配溶液25.00ml于锥形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，用0.060 mol•L^-1 KMnO₄标准溶液滴定至终点（保留溶液待下一步分析使用），消耗KMnO₄溶液20.02ml。

重复步骤二操作，滴定消耗0.060mol/L KMnO₄溶液19.98ml。

Ⅱ  铁含量的测定

步骤三：向步骤二所得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。

步骤四：用0.010mol/L KMnO₄溶液滴定步骤三所得溶液至终点，消耗KMnO₄溶液20.01ml。

重复步骤二至四操作，滴定消耗0.010mol/L KMnO₄溶液19.99ml。

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）滴定时，下列滴定方式中，最合理的是            （夹持部分略去）（填字母序号）。

理由为_____________            ____________________；滴定终点现象为：_____        ____                ______；若在接近滴定终点时，用少量蒸馏水将锥形瓶内壁冲洗一下，再继续滴定至终点，对实验结果会_____________（偏大、偏小、无影响）；

（3）加入锌粉的目的是________________________________________；

（4）滴定中MnO₄^－被还原成Mn²⁺ ，试写出步骤三中发生反应的离子方程式：      。

（5）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溶液量不够，则测得的铁含量__________。（选填“偏低”、“偏高”或“不变”）

Answer

（1）溶解 定容

（2）B 碱式滴定管乳胶易被腐蚀 出现浅红色半分钟不褪色 无影响

（3）将Fe3＋还原成Fe2＋

（4）5Fe2+＋MnO4－＋8H＋＝5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O

（5）11.20% 偏高

【解析】

试题分析：（1）配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是：称量、溶解、转移、洗涤并转移、定容、摇匀；

（2）滴定时，试样放在锥形瓶中，酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能腐蚀橡胶，应该用酸式滴定管，答案选B。由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，所以滴定终点现象为溶液中出现浅红色半分钟不褪色；若在接近滴定终点时，用少量蒸馏水将锥形瓶内壁冲洗一下，再继续滴定至终点，由于没有改变试样的物质的量，因此对实验结果会无影响。

（3）由于需要酸性高锰酸钾溶液滴定亚铁离子，而溶液中存在的是铁离子，所以加入锌粉的目的是将Fe3＋还原成Fe2＋。

（4）滴定中MnO4－被还原成Mn2+ ，则步骤二和三中发生反应的离子方程式分别为5C2O42—＋2MnO4—＋16H＋＝2Mn2＋＋8H2O＋10CO2↑、5Fe2+＋MnO4－＋8H＋＝5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。

（5）根据亚铁离子与高锰酸钾反应的方程式可知实验测得该晶体中铁的质量分数为＝11.20%。在步骤二中，若加入的KMnO4溶液量不够，则溶液中有剩余的草酸根，草酸根也消耗高锰酸钾，因此会导致测得的铁含量偏高。

考点：考查物质含量测得实验方案设计与探究