Question

三草酸合鐵酸鉀晶體（K₃[Fe（C₂O₄）₃]?xH₂O）是一種光敏材料，可用于攝影和藍色印刷．為測定該晶體中鐵的含量，某實驗小組做了如下實驗：
（1）已知2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄=K₂SO₄+10CO₂↑+2MnSO₄+8H₂O，現稱量5.000g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250moL溶液，取所配溶液25.00moL與錐形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，滴加KMnO₄溶液至草酸根恰好全部被氧化成二氧化碳．向反應后的溶液中加入一小匙鋅粉，加熱至溶液完全由黃色變為淺綠色時，過濾，洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時，溶液仍成酸性．加入鋅粉的目的是

將Fe³⁺還原成Fe²⁺，為進一步測定鐵元素的含量做準備

．
（2）向（1）錐形瓶中先加入足量稀硫酸，后用0.01mol/LKnMO₄溶液滴定上一步驟所得的溶液至終點，消耗KMnO₄溶液20.02moL，滴定中MnO4-被還原成Mn²⁺．寫出發生反應的離子方程式：

5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O

（3）上述實驗滴定時，指示劑應該

不加

（填“加”或“不加”），判斷滴定終點的現象是：

當待測液中出現紫紅色，且振蕩后半分鐘內不再褪色，就表明到了終點

（4）再重復（1）、（2）步驟兩次，滴定消耗0.01moL/KMnO₄溶液平均體積為19.98moL．計算確定該晶體中鐵的質量分數（寫出計算過程，結果保留兩位小數）

Answer 1

分析：（1）鋅粉能與Fe³⁺反應，加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
（2）依據氧化還原反應的電子守恒和原子守恒分析，高錳酸鉀在酸性溶液中具有強氧化性能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子；
（3）依據滴定實驗的原理和指示劑選擇分析，高錳酸鉀溶液為紫紅色，滴入高錳酸鉀溶液最后一滴紫色不變證明反應到終點；
（4）依據化學方程式或離子方程式計算，注意配制溶液的體積變化；

解答：解：（1）向反應后的溶液中加入一小匙鋅粉，加熱至溶液完全由黃色變為淺綠色，說明加入鋅粉的目的是將Fe³⁺恰好還原成Fe²⁺；
故答案為：將Fe³⁺還原成Fe²⁺，為進一步測定鐵元素的含量做準備；
（2）高錳酸鉀在酸性溶液中具有強氧化性能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，發生的離子反應為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（3）高錳酸鉀溶液為紫紅色，可以利用溶液顏色變化來指示反應的終點，不需要指示劑，高錳酸鉀溶液呈紫色和亞鐵離子反應到恰好反應后滴入最后一滴高錳酸鉀溶液紫色半分鐘不褪色證明反應終點；
故答案為：不加；當待測液中出現紫紅色，且振蕩后半分鐘內不再褪色，就表明到了終點；
（4）再重復（1）、（2）步驟兩次，滴定消耗0.01moL/KMnO₄溶液平均體積為19.98mL；
      5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5mol    1mol
n（Fe²⁺）  0.010×0.01998mol
配制成250moL溶液，取所配溶液25.00moL進行的中和滴定實驗，含亞鐵離子物質的量n（Fe²⁺）=5×0.010×0.01998mol：所以250ml溶液中亞鐵離子物質的量為：10×5×0.010×0.01998mol：鐵的質量分數ω（Fe）=[10×5×0.010×0.01998mol×56 g/mol]÷5.000 g×100%=11.12%；
故答案為：11.12%；

點評：本題考查較為綜合，涉及到溶液的配制、滴定操作的指示劑選擇，氧化還原反應的離子方程式的書寫，化學方程式的計算，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．