Question

16．三草酸合鐵酸鉀是一種重要的光敏材料和有機反應的催化劑，化學式為K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O，為翠綠色晶體，溶于水，難溶于乙醇．110℃下失去三分子結晶水，230℃時分解．該配合物對光敏感，光照下即發(fā)生分解．
Ⅰ、三草酸合鐵酸鉀的制備
①溶解：在托盤天平上稱取4.0gFeSO₄•7H₂O晶體，放入250mL燒杯中，加入1mol•L^-1H₂SO₄ 1mL，再加入H₂O 15mL，加熱使其溶解．
②沉淀：在上述溶液中加入1mol•L^-1H₂C₂O₄ 20mL，攪拌并加熱煮沸，使形成FeC₂O₄•2H₂O黃色沉淀，用傾斜法倒出清液，洗滌該沉淀3次以除去可溶性雜質．
③氧化：在上述沉淀中加入10mL飽和K₂C₂O₄溶液，水浴加熱至40℃，滴加3%H₂O₂溶液20mL，不斷攪拌溶液并維持溫度在40℃左右，使Fe²⁺充分氧化為Fe³⁺．滴加完后，加熱溶液至沸騰以除去過量的H₂O₂．
④生成配合物：保持上述沉淀近沸狀態(tài)，趁熱滴加1mol•L^-11H₂C₂O₄使沉淀溶解至呈現(xiàn)翠綠色為止．冷卻后，加入15mL 95%的乙醇水溶液，在暗處放置，結晶．減壓過濾，抽干后用少量乙醇洗滌產品，繼續(xù)抽干，稱量，計算產率，并將晶體放在干燥器內避光保存．
Ⅱ、產物中C₂O₄^2-的質量分數(shù)的測定
稱取0.20g產品于錐形瓶中微熱溶解并加入2mL稀硫酸，趁熱用0.0200mol•L^-1 KMnO₄標準溶液滴定至終點，重復操作2-3次，平均消耗KMnO₄溶液的體積為25.00mL．計算產物中C₂O₄^2-的質量分數(shù)． 請回答下列問題：
（1）步驟①溶解時應加入少量的稀硫酸，目的是抑制Fe²⁺的水解；
（2）步驟③用過氧化氫作氧化劑而不選擇KMnO₄的理由是過氧化氫的還原產物是水，且過量過氧化氫加熱也能分解為水和氧氣除去，不會引入新的雜質離子；
（3）生成的FeC₂O₄•2H₂O晶體上易沾附硫酸鹽，如何證明晶體已洗滌干凈取最后一次洗滌液少許于試管中，加入稀HCl再加入BaCl₂溶液，若沒有白色沉淀產生，則證明晶體已洗滌干凈；
（4）步驟③需保持恒溫40℃，原因是溫度太低，F(xiàn)e²⁺氧化速率太慢；溫度過高，易導致H₂O₂分解影響Fe²⁺的氧化；
（5）用乙醇洗滌的作用是加入乙醇降低溶解度有利于產品結晶析出；
（6）滴定終點的現(xiàn)象是當?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液，錐形瓶內溶液顏色由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘不褪色，通過計算，產物中C₂O₄^2-的質量分數(shù)為55%．

Answer 1

分析 （1）亞鐵離子易水解，稀硫酸抑制其水解；
（2）過氧化物不會產生雜質；
（3）晶體上易沾附硫酸鹽，檢驗其洗滌液中是否含有硫酸根離子即可驗證晶體是否洗凈；
（4）H₂O₂受熱易分解；
（5）根據(jù)題意：三草酸合鐵酸鉀難溶于乙醇，用乙醇洗滌有利于產品的溶解度；
（6）高錳酸鉀氧化C₂O₄^2-，滴定完成，高錳酸鉀剩余，溶液變?yōu)闇\紅色；依據(jù)滴定實驗的離子方程式定量關系計算三草酸鐵鉀的物質的量，計算得到質量分數(shù)．

解答 解：（1）Fe²⁺水解：Fe²⁺+2H₂O=Fe（OH）₂+2H⁺，加入少量的稀硫酸可以抑制Fe²⁺的水解；
故答案為：抑制Fe²⁺的水解；
（2）過氧化氫的還原產物是水，且過量過氧化氫加熱也能分解為水和氧氣除去，不會引入新的雜質離子，故步驟③用過氧化氫作氧化劑而不選擇KMnO₄；
故答案為：過氧化氫的還原產物是水，且過量過氧化氫加熱也能分解為水和氧氣除去，不會引入新的雜質離子；
（3）晶體上易沾附硫酸鹽，檢驗其洗滌液中是否含有硫酸根離子即可驗證晶體是否洗凈，方法為：取最后一次洗滌液少許于試管中，加入稀HCl再加入BaCl₂溶液，若沒有白色沉淀產生，則證明晶體已洗滌干凈；
故答案為：取最后一次洗滌液少許于試管中，加入稀HCl再加入BaCl₂溶液，若沒有白色沉淀產生，則證明晶體已洗滌干凈；
（4）溫度太低，F(xiàn)e²⁺氧化速率太慢；溫度過高，易導致H₂O₂分解影響Fe²⁺的氧化，所以步驟③需保持恒溫40℃；
故答案為：溫度太低，F(xiàn)e²⁺氧化速率太慢；溫度過高，易導致H₂O₂分解影響Fe²⁺的氧化；
（5）三草酸合鐵酸鉀難溶于乙醇，加入乙醇降低溶解度有利于產品結晶析出，用乙醇洗滌；
故答案為：加入乙醇降低溶解度有利于產品結晶析出；
（6）高錳酸鉀氧化C₂O₄^2-，滴定完成，高錳酸鉀剩余，溶液變?yōu)闇\紅色，終點為：當?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液，錐形瓶內溶液顏色由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘不褪色；
滴定過程反應 2MnO₄^-+5C₂O₄^2-+16H⁺=2Mn²⁺+10CO₂↑+8H₂O，則n（C₂O₄^2-）=$\frac{5}{2}$×n（MnO₄^-）=$\frac{5}{2}$×0.0200mol/L×25.00mL×10^-3=0.00125mol，m（C₂O₄^2-）=0.00125mol×88g/mol=0.11g，故產物中C₂O₄^2-的質量分數(shù)為$\frac{0.11}{0.2}×100%$=55%；
故答案為：當?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液，錐形瓶內溶液顏色由無色變?yōu)闇\紅色，且半分鐘不褪色；55%．

點評 本題考查了K₃[Fe（C₂O₄）₃]•3H₂O晶體的制取方法、實驗方案的設計與滴定反應分析計算，注意基礎實驗知識的積累，把握實驗步驟、原理和注意事項等問題，題目難度中等．