Question

K₃[Fe(C₂O₄)₃]（三草酸合铁酸钾）可用于摄影和蓝色印刷。工业上以H₂C₂O₄（草酸）、FeC₂O₄（草酸亚铁）、K₂C₂O₄（草酸钾）、双氧水等为原料制备K₃[Fe(C₂O₄)₃]的反应原理如下：

氧化：6FeC₂O₄+3H₂O₂+6K₂C₂O₄═4K₃[Fe(C₂O₄)₃]+2Fe(OH)₃ 

转化：2Fe(OH)₃+3K₂C₂O₄+3H₂C₂O₄═2K₃[Fe(C₂O₄)₃]+6H₂O 

（1）制备1mol 三草酸合铁酸钾至少需要H₂O₂的物质的量为____________。

（2）制备过程中需防止草酸被H₂O₂氧化，写出草酸被H₂O₂氧化的化学方程式：______________。

（3）[K₃[Fe(C₂O₄)₃·xH₂O]（三草酸合铁酸钾晶体）是一种光敏材料，为测定该晶体中草酸根的含量和结晶水的含量，某实验小组进行了如下实验：

①称量9.820g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250mL溶液．

②取所配溶液25.00mL于锥形瓶中，滴加KMnO₄溶液至C₂O₄^2-全部转化成CO₂时，恰好消耗24.00mL 0.1000mol/L KMnO₄溶液。

计算该晶体的化学式，并写出计算过程______________。

Answer

0.5molH2C2O4+H2O2=2CO2↑+2H2O消耗KMnO4的物质的量为0.1000mol/L×0.024L=0.0024mol，

依据化学方程式：5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑，

可知：n(C2O42-)=(0.024mol/2) ×5=0.006mol.

250mL原溶液中C2O42-的物质的量为0.006mol×10=0.06mol,

则n[K3Fe(C2O4)3]=0.06mol×1/3=0.02mol.

9.820g三草酸合成铁酸钾晶体中结晶水的质量为9.820g-437g/mol×0.02mol=1.08g,

则n(H2O)=1.08g/(18g/mol)=0.06mol.

综上所述，该晶体的化学式为K3Fe(C2O4)3·3H2O。

【解析】

试题分析：本题以K3[Fe(C2O4)3]的制备为载体，考查氧化还原反应方程式的书写、氧化还原反应的计算及物质化学式的确定。

（1）根据反应：6FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4═4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3 和2Fe(OH)3+3K2C2O4+3H2C2O4═2K3[Fe(C2O4)3]+6H2O得关系式：3H2O2——6 K3[Fe(C2O4)3]，则制备1mol 三草酸合铁酸钾至少需要H2O2的物质的量为0.5mol。

（2）草酸被H2O2氧化生成二氧化碳，H2O2被还原为水，利用化合价升降法结合原子守恒配平，化学方程式为H2C2O4+H2O2=2CO2↑+2H2O。

（3）根据题给信息知该滴定过程中涉及的反应方程式为5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑，根据消耗高锰酸钾的物质的量计算参加反应的C2O42- 的物质的量，进一步计算样品中C2O42- 的物质的量，结合K3[Fe(C2O4)3·xH2O计算9.820g三草酸合铁酸钾晶体的物质的量，进一步计算晶体的摩尔质量，确定x值。

解题过程：消耗KMnO4的物质的量为0.1000mol/L×0.024L=0.0024mol，

依据化学方程式：5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑，

可知：n(C2O42-)=(0.024mol/2) ×5=0.006mol.

250mL原溶液中C2O42-的物质的量为0.006mol×10=0.06mol,

则n[K3Fe(C2O4)3]=0.06mol×1/3=0.02mol.

9.820g三草酸合成铁酸钾晶体中结晶水的质量为9.820g-437g/mol×0.02mol=1.08g,

则n(H2O)=1.08g/(18g/mol)=0.06mol.

综上所述，该晶体的化学式为K3Fe(C2O4)3·3H2O。