Question

材料2：化合物K₄Fe（C₂O₄）_y?zH₂O（Fe为+3价）是一种光敏感材料，实验室可以用如下方法制备这种材料并测定其组成．

K2C2O4 FeCl3

→溶解蒸发→冷却结晶→操作Ⅲ→重结晶→干燥→K₄Fe（C₂O₄）_y?zH₂O
Ⅰ．制备：
（1）结晶时应将饱和溶液在黑暗处等待晶体的析出，这样操作的原因是

 

（2）操作Ⅲ的名称是

 

Ⅱ．组成测定：称取0.491g实验所得晶体（假设是纯净物）置于锥形瓶中，加足量蒸馏水和稀H₂SO₄．将C₂O₄ ^2-完全转化为H₂C₂O₄后，用0.10mol?L^-1 KMnO₄溶液进行滴定，消耗KMnO₄溶液12.00mL时恰好完全反应：再加入适量的还原剂，将Fe³⁺完全转化为Fe²⁺，用KMnO₄溶液继续滴定，当Fe²⁺完全氧化时，用去KMnO₄溶液2.00mL．相关反应如下：
2KMnO₄+5H₂C₂O4+3H₂SO₄═2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O
MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
（3）配制250mL0.10mol?L^-1 KMnO₄ 溶液及上述滴定实验中，所需的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒、锥形瓶还有

 

和

 

．两个滴定中到达终点时溶液颜色为

 

色，且30秒内不变色．
（4）通过计算，求此光敏材料的化学式

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：I．（1）由题目信息可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y?zH₂O（Fe为+3价）是一种光敏感材料，推知黑暗是为了防止晶体见光分解；
（2）操作Ⅲ前一步是冷却结晶，结晶后自然要将晶体与母液分离，所以需要过滤，晶体表面有吸附的杂质，洗涤后再进行重结晶提纯；
Ⅱ．（3）题目中明确说道包含物质的量溶液配制和滴定实验，所以需要容量瓶和滴定管，关键是要准确写出“250mL容量瓶”．而KMnO₄溶液有强氧化性，需用酸式滴定管盛放．终点颜色的判断，需要准确理解该滴定实验的原理，该实验是氧化还原滴定，终点时KMnO₄溶液恰好过量一滴，溶液会显紫红色；
（4）由MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O可知，n（Fe³⁺）=5n（MnO₄^-），由2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知n（C₂O₄^2-）=

5

2

n（MnO₄^-），根据化学式，可求得y的值，根据化合价代数和为0计算xx的值，由铁元素守恒可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y?zH₂O等于Fe³⁺的物质的量，计算该化合物摩尔质量，进而计算z的值，据此书写化学式．

解答： 解：I．（1）由题目信息可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y?zH₂O（Fe为+3价）是一种光敏感材料，可知黑暗是为了防止晶体见光分解，
故答案为：黑暗可以防止晶体分解．
（2）操作Ⅲ前一步是冷却结晶，结晶后自然要将晶体与母液分离，所以需要过滤，晶体表面有吸附的杂质，洗涤后再进行重结晶提纯，
故答案为：过滤、洗涤；
Ⅱ．（3）配制250mL 0.10mol?L^-1KMnO₄溶液，由已有的仪器可知，还需要250mL容量瓶；
由已有的仪器可知，滴定实验还需要滴定管，KMnO₄溶液有强氧化性，可以发生橡皮管，需用酸式滴定管盛放；
该实验是氧化还原滴定，终点时KMnO₄溶液恰好过量一滴，溶液会显紫红色，30秒内不变色，
故答案为：250mL容量瓶；酸式滴定管； 紫红；
（4）由MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O可知，n（Fe³⁺）=5n（MnO₄^-）=5×0.002L×0.10mol?L^-1=0.001mol，由2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知，n（C₂O₄^2-）=

5

2

n（MnO₄^-）=

5

2

×0.012L×0.10mol?L^-1=0.003mol，所以0.001mol：0.003mol=1：y，解得y=3，根据化合价代数和为0可知，x+3+3×（-2）=0，解得x=3，由铁元素守恒可知，化合物K_xFe（C₂O₄）_y?zH₂O等于Fe³⁺的物质的量为0.001mol，所以计算该化合物摩尔质量为

0.491g

0.001mol

=491g/mol，所以得到：3×39+56+3×88+18z=491，
解得z=3，故该化合物的化学式为K₃Fe（C₂O₄）₃?3H₂O，
故答案为：K₃Fe（C₂O₄）₃?3H₂O．

点评：本题考查学生对工艺流程理解、阅读获取信息能力、溶液配制、氧化还原反应滴定与计算等，难度中等，需要学生具备阅读分析能力和灵活运用知识的解决问题能力．