Question

20．某研究小組以綠礬為原料制備化合物A[K_xFe（Ⅲ）_y（C₂O₄）_z•nH₂O]，并通過如下實(shí)驗(yàn)步驟測定A的化學(xué)式：
步驟1：準(zhǔn)確稱取A樣品4.910g，干燥脫水至恒重，殘留物質(zhì)量為4.370g；
步驟2：準(zhǔn)確稱取A樣品4.910g置于錐形瓶中，加入足量的3.000mol•L^-1的H₂SO₄溶液和適量蒸餾水，用0.5000mol•L^-1的KMnO₄溶液滴定，當(dāng)MnO₄^-恰好完全被還原為Mn²⁺時，消耗KMnO₄溶液的體積為24.00mL；
步驟3：將步驟1所得固體溶于水，加入鐵粉0.2800g，恰好完全反應(yīng)．
（1）①檢驗(yàn)A中是否含有Fe²⁺可選用的試劑是c（填字母）．
a．KSCN溶液       b．KMnO₄溶液      c．K₃[Fe（CN）₆]溶液
②證明A中含有鉀元素的方法是用潔凈的鉑絲沾取A樣品，在無色火焰上灼燒，透過藍(lán)色鈷玻璃觀察，若能看到紫色火焰，則證明A中含有K元素．
（2）步驟2中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O．
（3）通過計算確定化合物A的化學(xué)式（請寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）①依據(jù)亞鐵離子的檢驗(yàn)方法分析選項(xiàng)；a．KSCN溶液，遇到亞鐵離子不變色； b．酸性KMnO₄溶液，遇到亞鐵離子褪色，草酸根離子也能使酸性KMnO₄溶液褪色； c．K₃[Fe（CN）₆]₂溶液 遇到亞鐵離子變藍(lán)色；
②用焰色反應(yīng)，若火焰透過藍(lán)色鈷玻璃呈紫色，則說明含有鉀元素；
（2）反應(yīng)中MnO₄^-→Mn²⁺，Mn元素由+7價→+2價，得5個電子；C₂O₄^2-→CO₂，C元素由+3價→+4價，一個C₂O₄^2-失去2個電子，化合價升高值=化合價降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)，以此分析；
（3）A樣品4.91g中，加入足量的3mol/L的H₂SO₄溶液和適量蒸餾水，再加入0.50mol/L的KMnO₄溶液24.0mL，微熱，恰好完全反應(yīng)：2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O可知：n（C₂O₄^2-）=$\frac{5}{2}$n（KMnO₄），根據(jù)離子守恒求出n（K⁺），樣品A[K_xFe（Ⅲ）_y（C₂O₄）_z•nH₂O]中x：1：y：z：n=n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（C₂O₄^2-）：n（H₂O），據(jù)此求算A的化學(xué)式．

解答 解：（1）①a．KSCN溶液，遇到亞鐵離子不變色，不能證明亞鐵離子的存在，故a錯誤；
b．酸性KMnO₄溶液，遇到亞鐵離子褪色，可以檢驗(yàn)亞鐵離子的存在，但該溶液中含有草酸根離子，草酸根離子和高錳酸鉀也能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以不能檢驗(yàn)A中的亞鐵離子，故b錯誤；
c．K₃[Fe（CN）₆]溶液遇到亞鐵離子變藍(lán)色，可以證明亞鐵離子的存在，故c正確；
故答案為：c；
②鉀元素屬于堿金屬元素，通常用焰色反應(yīng)進(jìn)行檢驗(yàn)，用潔凈的鉑絲沾取A樣品，在無色火焰上灼燒，透過藍(lán)色鈷玻璃觀察，若能看到紫色火焰，則證明A中含有K元素，
故答案為：用潔凈的鉑絲沾取A樣品，在無色火焰上灼燒，透過藍(lán)色鈷玻璃觀察，若能看到紫色火焰，則證明A中含有K元素；
（2）反應(yīng)中MnO₄^-→Mn²⁺，Mn元素由+7價→+2價，一得5個電子；C₂O₄^2-→CO₂，C元素由+3價→+4價，一個C₂O₄^2-失去2個電子，化合價升高值=化合價降低值=轉(zhuǎn)移電子數(shù)=10，由電子守恒和原子守恒可知，反應(yīng)為5C₂O₄^2-+2MnO₄^-+16H⁺=10CO₂↑+2Mn²⁺+8H₂O，
故答案為：2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺═2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O；
（3）n（H₂O）=$\frac{4.910g-4.370g}{18g/mol}$=0.03000mol，n（Fe³⁺）=2n（Fe）=2×$\frac{0.2800g}{56g/mol}$=0.01000mol，由方程式2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=2MnSO₄+K₂SO₄+10CO₂↑+8H₂O知：n（C₂O₄^2-）=$\frac{5}{2}$×n（KMnO₄）=$\frac{5}{2}$×0.5000mol/L×0.02400L=0.03000mol，根據(jù)離子電荷守恒：n（K⁺）+3n（Fe³⁺）=2n（C₂O₄^2-），n（K⁺）=0.03000mol，n（K⁺）：n（Fe³⁺）：n（C₂O₄^2-）：n（H₂O）=0.03000mol：0.01000mol：0.03000mol：0.03000mol=3：1：3：3，所以：x：y：z：n=3：1：3：3，A為K₃Fe（C₂O₄）₃•3H₂O，
答：化合物A的化學(xué)式為：K₃Fe（C₂O₄）₃•3H₂O．

點(diǎn)評 本題考查離子的檢驗(yàn)、化學(xué)式的求算，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和計算能力的考查，為高考常見題型，注意把握實(shí)驗(yàn)的基本方法，掌握通過計算分析確定化學(xué)式的方法，題目難度中等．