Question

三草酸合铁酸钾晶体（K₃[Fe（C₂O₄）₃]?xH₂O）是一种光敏材料，可用于摄影和蓝色印刷．为测定该晶体中铁的含量，某实验小组做了如下实验：
（1）已知2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，现称量5.000g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250moL溶液，取所配溶液25.00moL与锥形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，滴加KMnO₄溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳．向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，加热至溶液完全由黄色变为浅绿色时，过滤，洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时，溶液仍成酸性．加入锌粉的目的是______．
（2）向（1）锥形瓶中先加入足量稀硫酸，后用0.01mol/LKnMO₄溶液滴定上一步骤所得的溶液至终点，消耗KMnO₄溶液20.02moL，滴定中被还原成Mn²⁺．写出发生反应的离子方程式：______
（3）上述实验滴定时，指示剂应该______（填“加”或“不加”），判断滴定终点的现象是：______
（4）再重复（1）、（2）步骤两次，滴定消耗0.01moL/KMnO₄溶液平均体积为19.98moL．计算确定该晶体中铁的质量分数（写出计算过程，结果保留两位小数）

Answer 1

【答案】分析：（1）锌粉能与Fe³⁺反应，加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺；
（2）依据氧化还原反应的电子守恒和原子守恒分析，高锰酸钾在酸性溶液中具有强氧化性能氧化亚铁离子为铁离子，本身被还原为锰离子；
（3）依据滴定实验的原理和指示剂选择分析，高锰酸钾溶液为紫红色，滴入高锰酸钾溶液最后一滴紫色不变证明反应到终点；
（4）依据化学方程式或离子方程式计算，注意配制溶液的体积变化；
解答：解：（1）向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，加热至溶液完全由黄色变为浅绿色，说明加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺；
故答案为：将Fe³⁺还原成Fe²⁺，为进一步测定铁元素的含量做准备；
（2）高锰酸钾在酸性溶液中具有强氧化性能氧化亚铁离子为铁离子，本身被还原为锰离子，发生的离子反应为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（3）高锰酸钾溶液为紫红色，可以利用溶液颜色变化来指示反应的终点，不需要指示剂，高锰酸钾溶液呈紫色和亚铁离子反应到恰好反应后滴入最后一滴高锰酸钾溶液紫色半分钟不褪色证明反应终点；
故答案为：不加；当待测液中出现紫红色，且振荡后半分钟内不再褪色，就表明到了终点；
（4）再重复（1）、（2）步骤两次，滴定消耗0.01moL/KMnO₄溶液平均体积为19.98mL；
      5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5mol    1mol
n（Fe²⁺）  0.010×0.01998mol
配制成250moL溶液，取所配溶液25.00moL进行的中和滴定实验，含亚铁离子物质的量n（Fe²⁺）=5×0.010×0.01998mol：所以250ml溶液中亚铁离子物质的量为：10×5×0.010×0.01998mol：铁的质量分数ω（Fe）=[10×5×0.010×0.01998mol×56 g/mol]÷5.000 g×100%=11.12%；
故答案为：11.12%；
点评：本题考查较为综合，涉及到溶液的配制、滴定操作的指示剂选择，氧化还原反应的离子方程式的书写，化学方程式的计算，注意基础实验知识的积累，把握实验步骤、原理和注意事项等问题．