Question

【题目】三草酸合铁酸钾晶体（K3[Fe（C2O4）3]xH2O）（其中铁的化合价为+3价）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：

Ⅰ．铁含量的测定

步骤1：称量5.00g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250mL溶液。

步骤2：取溶液25..00mL于锥形瓶中，酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根（C2O42﹣）恰好全部被氧化成CO2，同时，MnO4﹣被还原成Mn2+；向反应后的溶液中加入锌粉至黄色刚好消失，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3：用0.010mol/LKMnO4溶液滴定步骤2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2、步骤3操作，滴定消耗0.010mol/LKMnO4溶液19.98mL。

请回答下列问题：

（1）步骤2中加入锌粉至黄色刚好消失，目的是_____。

（2）写出步骤3中发生反应的离子方程式_____。

（3）根据实验数据，测得该晶体中铁元素的质量分数为_____。

（4）若步骤2中加入的KMnO4溶液的量不足，则测得的铁含量_____（选填“偏低”“偏高”或“不变”）

Ⅱ．结晶水的测定

（5）采用热重分析仪测定三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe（C2O4）3]xH2O在110℃时的失重率为a%，则晶体

化学式中结晶水个数x的计算式为_____。（用含a的代数式表示）（已知：三草酸合铁酸钾的摩尔质量M（K3[Fe（C2O4）3]）＝437g/mol）

Answer 1

【答案】将Fe3+恰好还原成Fe2+ 5Fe2++MnO4﹣+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O 11.2% 偏高

【解析】

（1）锌粉具有还原性，加入锌粉的目的是将Fe3+恰好还原成Fe2+；

（2）Fe2+被高锰酸钾溶液氧化成Fe3+；

（3）根据5Fe2++MnO4﹣+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O，计算铁元素的质量分数；

（4）若在步骤二中滴入酸性高锰酸钾溶液不足，则会有部分草酸根离子未被氧化，在步骤三中会继续消耗酸性高锰酸钾；

（5）由失重率为a%可知，晶体中水的质量分数是a%。

（1）锌粉具有还原性，加入锌粉的目的是将Fe3+恰好还原成Fe2+，使得步骤三的反应得以进行并测定铁的含量；

（2）Fe2+被氧化成Fe3+，MnO4﹣被还原成Mn2，反应方程式为：5Fe2++MnO4﹣+8H+＝5Fe3++Mn2++4H2O；

（3）根据离子方程式计算，n（Fe）＝5n（MnO4﹣）＝5××0.01 molL﹣1×10﹣3×10＝1.0×10﹣2mol，m（Fe）＝56 gmol﹣1×1.0×10﹣2mol＝0.56g，晶体中铁的质量分数为：w（Fe）＝×100%＝11.2%；

（4）若在步骤二中滴入酸性高锰酸钾溶液不足，则会有部分草酸根离子未被氧化，在步骤三中则会造成消耗酸性高锰酸钾溶液的量偏大，从而计算出的铁的量增多，含量偏高；

（5）由失重率为a%可知：＝a%，解得：x＝。