Question

【题目】三草酸合铁酸钾晶体（K3[Fe(C2O4)3]·xH2O）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，某实验小组做了如下实验：

铁含量的测定

步骤一：称量5.00 g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250 mL溶液。

步骤二：取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳，同时MnO4－被还原成Mn2+。向反应后的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。

步骤三：用0.010 mol/L KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液20.02 mL，滴定中MnO4－被还原成Mn2+。重复步骤二、步骤三操作，滴定消耗0.010 mol/L KMnO4溶液分别为19.98 mL和20.00 mL。请回答下列问题：

（1）滴定过程中，高锰酸钾溶液应盛装在__________滴定管中（填“酸式”或“碱式”）。

（2）用离子方程式表示步骤二中涉及到的相关化学反应：________________； Zn + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Zn2+。

（3）步骤三中滴定终点的判定：____________________。

（4）在步骤二中，若加入的KMnO4溶液的量不够，则测得的铁含量____________。在步骤三中，若滴定前仰视读数，滴定后俯视读数，则测得的铁含量__________。（选填“偏低”、“偏高”、“不变”）

（5）实验测得该晶体中铁的质量分数为__________。

Answer 1

【答案】酸式 2MnO4- + 5C2O42- + 16 H+ ＝ 2Mn2+ + 10 CO2↑+ 8H2O 当最后一滴高锰酸钾加入后，溶液变为紫红（浅红色）色，且半分钟内不褪色 偏高 偏低 11.2%

【解析】

步骤二中涉及的反应为2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ ＝ 2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O，Zn + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Zn2+；故步骤二得到的溶液为硫酸钾、硫酸锌、硫酸锰及硫酸亚铁组成的混合溶液；步骤三涉及反应为MnO4- + 8H+ + 5Fe2+ = Mn2+ + 5Fe3++ 4H2O；结合实验和数据进行解答。

（1）高锰酸钾溶液有强氧化性，会腐蚀橡胶，则高锰酸钾溶液应盛装在酸式滴定管中，答案为酸式；

（2）根据分析可知，步骤二中涉及到的反应为2MnO4- + 5C2O42- + 16H+ ＝ 2Mn2+ + 10CO2↑+ 8H2O，Zn + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Zn2+；

（3）步骤三的反应为MnO4- + 8H+ + 5Fe2+ = Mn2+ + 5Fe3++ 4H2O，滴定终点为溶液中的亚铁离子消耗完全，滴加最后一滴酸性高锰酸钾溶液后，溶液由浅绿色变为紫红色，且半分钟内不褪色，答案为：当最后一滴高锰酸钾加入后，溶液变为紫红（浅红色）色，且半分钟内不褪色；

（4）若步骤二中的高锰酸钾量不够，则草酸有剩余，导致步骤三中消耗的高锰酸钾的量偏大，使测得的铁的含量偏高；步骤三中，滴定前仰视，读数偏大，滴定终点俯视，读数偏小，两次读数的差值为消耗高锰酸钾溶液的体积，体积偏小，则物质的量偏小，计算出的铁的含量偏低，答案为：偏高；偏低；

（5）步骤三中平均消耗高锰酸钾溶液的体积为=（20.02+19.98+20.00）mL÷3=20.00mL，n（MnO4-）=0.010mol/L×0.020L=0.0002mol，发生的反应为：MnO4- + 8H+ + 5Fe2+ = Mn2+ + 5Fe3++ 4H2O，n（MnO4-）：n（Fe2+）=1：5，则铁元素的物质的量为n（MnO4-）×5=0.001mol，其质量为0.056g，质量分数为×100%=11.2%。