Question

過硫酸鉀（）具有強氧化性（常被還原為硫酸鉀），80 ℃以上易發生分解。實驗室模擬工業合成過硫酸鉀的流程如下：

（1）硫酸銨和硫酸配制成電解液，以鉑作電極進行電解，生成過硫酸銨溶液。寫出電解時發生反應的離子方程式_____________________________________
___________________________________。
（2）已知相關物質的溶解度曲線如右圖所示。在實驗室中提純過硫酸鉀粗產品的實驗具體操作依次為：將過硫酸鉀粗產品溶于適量水中，________________，干燥。

（3）樣品中過硫酸鉀的含量可用碘量法進行測定。實驗步驟如下：
步驟1：稱取過硫酸鉀樣品0.300 0 g于碘量瓶中，加入30 mL水溶解。
步驟2：向溶液中加入4.00 0 g KI固體（略過量），搖勻，在暗處放置30 min。
步驟3：在碘量瓶中加入適量醋酸溶液酸化，以淀粉溶液作指示劑，用0.100 0 mol·L^－1Na₂S₂O₃標準溶液滴定至終點，共消耗Na₂S₂O₃標準溶液21.00 mL。
（已知反應：I₂＋2S₂O₃^2-=2I^－＋S₄O₆^2-）
①若步驟2中未將碘量瓶“在暗處放置30 min”，立即進行步驟3，則測定的結果可能________（選填“偏大”、“偏小”、“無影響”）；上述步驟3中滴定終點的現象是____________________________________________。
②根據上述步驟可計算出該樣品中過硫酸鉀的質量分數為_______________。
③為確保實驗結果的準確性，你認為還需要____________________________。
（4）將0.40 mol過硫酸鉀與0.20 mol硫酸配制成1 L溶液，在80 ℃條件下加熱并在t時刻向溶液中滴加入少量FeCl₃溶液，測定溶液中各成分的濃度如圖所示（H^＋濃度未畫出）。圖中物質X的化學式為________________________。

Answer 1

（1）2SO₄^2-＋2H^＋S₂O₈^2-＋H₂↑
（2）在不超過80 ℃的條件下加熱濃縮，冷卻結晶，過濾，用冷水洗滌　（3）①偏小　最后一滴滴入后溶液由藍色變為無色，且30 s不變色　②94.50%（或0.945 0）
③重復上述實驗步驟1～2次　（4）H₂O₂

（1）由題意知，硫酸銨轉化為過硫酸銨為氧化反應，則應發生H^＋的還原反應；（2）根據各物質的溶解度變化和過硫酸鉀的性質，應運用重結晶法進行提純分離。（3）①若在步驟2中未將碘量瓶放置30 min立即進行步驟3，則可能造成過硫酸鉀未能完全轉化，最終導致測定結果偏小；滴定終點即是碘單質剛好消耗完畢，最后一滴滴入后溶液由藍色變為無色，且30 s不變色。②根據電子轉移關系有S₂O₈^2-～I₂～2S₂O₃^2-，故n（K₂S₂O₈）＝0.1000 mol·L^－1×0.021 L×＝0.001 05 mol，m（K₂S₂O₈）＝0.001 05 mol×270 g·mol^－1＝0.283 5 g，w（K₂S₂O₈）＝×100%＝94.50%。③定量實驗均應重復進行2～3次，故應該“重復上述實驗步驟1～2次”。（4）由過硫酸鉀的結構及圖中粒子的量變化知，0.4 mol過硫酸鉀可生成0.4 mol H₂O₂，然后再分解可得0.2 mol O₂，與圖吻合。