Question

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
步骤一：称量5.00g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250mL溶液．
步骤二：取所配溶液25.00mL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，Mn04-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0.010mol?L^-1KMnO₄溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO₄溶液．
02mL，滴定中MnO₄^-被还原成Mn²⁺．
重复步骤二、步骤三操作，滴定消耗0.010mol/L KMn04溶液19.98mL
请回答下列问题：
（1）步骤一中配制三草酸合铁酸钾溶液使用到的玻璃仪器包括：烧杯、玻璃棒、

 

、
（2）步骤二中加入锌粉至黄色刚好消失，目的是
（3）写出步骤三中发生反应的离子方程式

 

．
（4）根据实验数据，测得该晶体中铁元素的质量分数为
（5）若步骤二中加入的KMnO₄的溶液的量不足，则测得的铁含量

 

（选填填“偏低”“偏高”或“不变”）
Ⅱ．结晶水的测定
（6）采用热重分析仪测定三革酸合铁酸钾晶体（K₃[Fe（C₂O₄）₃]?xH₂O）在1 0℃时的失重率为a%，则晶体化学式中结晶水的个数x的计算式为）
（已知：三草酸合铁酸钾的摩尔质量M（K₃[Fe（C₂O₄）₃]）=510g?mol^-1）

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：（1）根据配制一定物质的量浓度的溶液的操作步骤判断：在配制物质的量浓度的溶液时，要经过：计算→称量→溶解→移液、洗涤→振荡→定容→摇匀等步骤；
（2）锌粉能与Fe³⁺反应，加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺；
（3）根据物质的性质和书写离子方程式的有关要求书写离子方程式；
（4）根据离子方程式计算；
（5）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．
（6）根据水的物质的量求出x．

解答： 解：（1）在配制三草酸合铁酸钾溶液时，使用到的玻璃仪器包括：烧杯、玻璃棒，还需要250mL容量瓶、定容需要胶头滴管；故答案为：250mL容量瓶、胶头滴管；
（2）加入锌粉的目的是将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺，故答案为：将Fe³⁺恰好还原成Fe²⁺；
（3）在步骤三中发生的离子反应为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（4）根据步骤三中的离子反应可知：n（Fe）=5n（MnO₄^-）=5×

20.02mL+19.98mL

2

×0.01 mol?L^-1×10^-3×10=1.0×10^-2mol，m（Fe）=56 g?mol^-1×1.0×10^-2mol=0.56g．晶体中铁的质量分数=

0.56g

5g

×100%=11.2%，故答案为：11.2%；
（5）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．故答案为：偏高；
（6）采用热重分析仪测定三革酸合铁酸钾晶体（K₃[Fe（C₂O₄）₃]?xH₂O）在1 0℃时的失重率为a%，则m（H₂O）=（510+18x）a%，根据水物质的量，x=

(510+18x)a%

18

，x=

5.1a

18(1-a%)

；故答案为：

5.1a

18(1-a%)

．

点评：本题考查较为综合，涉及到溶液的配制、滴定和结晶等操作，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．