Question

【題目】草酸鐵晶體Fe2(C2O4)3·xH2O可溶于水，且能做凈水劑。為測定該晶體中鐵的含量，做了如下實驗：

步驟1：稱量5.6g草酸鐵晶體，配制成250 mL一定物質的量濃度的溶液。

步驟2：取所配溶液25.00 mL于錐形瓶中，先加足量稀H2SO4酸化，再滴加KMnO4溶液，反應為：2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4═ K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O。向反應后的溶液加鋅粉，加熱至黃色剛好消失，過濾、洗滌，將過濾及洗滌所得溶液收集到錐形瓶中，此時溶液仍呈酸性。

步驟3：用0.0200 mol/LKMnO4溶液滴定步驟2所得溶液至終點，消耗KMnO4溶液V1 mL，滴定中MnO4－被還原成Mn2＋。

重復步驟2、步驟3的操作2次，分別滴定消耗0.0200 mol/LKMnO4溶液為V2、V3 mL。

記錄數據如下表：

實驗編號	KMnO4溶液的濃度（mol/L）	KMnO4溶液滴入的體積（mL）
1	0.0200	V1 = 20.02
2	0.0200	V3 = 19.98
3	0.0200	V2 = 23.32

請回答下列問題：

（1）草酸鐵溶液能做凈水劑的原因______________________________（用離子方程式表示）。

（2）步驟2加入酸性高錳酸鉀的作用_________________________________________________。

（3）加入鋅粉的目的是______________________________。

（4）步驟3滴定時滴定終點的判斷方法是_____________________________________________。

（5）在步驟3中，下列滴定操作使測得的鐵含量偏高的有______。

A．滴定管用水洗凈后直接注入KMnO4溶液

B．滴定管尖嘴內在滴定前有氣泡，滴定后氣泡消失

C．讀取KMnO4溶液體積時，滴定前平視，滴定結束后仰視讀數

D．錐形瓶在滴定時劇烈搖動，有少量液體濺出．

（6）實驗測得該晶體中鐵的含量為_________。

Answer 1

【答案】 Fe3＋+3H2OFe(OH)3（膠體）+ 3H＋ 除去草酸根離子，避免干擾步驟3中Fe2＋的滴定 將Fe3＋還原為Fe2＋ 加入最后一滴KMnO4溶液時，溶液變為淺紫紅色，且30s內淺紫紅色不褪去 ABC 20.0%

【解析】(1)草酸鐵溶液中鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質的作用；
(2) 步驟2中用KMnO4將草酸氧化生成二氧化碳，除去草酸根離子，避免干擾步驟3中Fe2＋的滴定；

(3)加入鋅粉的目的是還原鐵離子；
(4)高錳酸鉀溶液為紫紅色，滴入最后一滴溶液變為紫紅色且半分鐘不變說明反應達到終點；
(5)根據滴定誤差分析的方法判斷,誤差可以歸結為標準液的體積消耗變化分析誤差，c(待測)=；
A.酸式滴定管要用標準液潤洗；
B.滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失，讀取標準溶液體積增大；
C.讀取標準液體積時，滴定前平視讀數，滴定后仰視讀數，讀取標準溶液體積增大；

D. 錐形瓶在滴定時劇烈搖動，有少量液體濺出，反應消耗的標準溶液體積減小；
(6)根據離子方程式計算，n(Fe)=5n(MnO4-)，可以計算n(Fe)，然后可以計算晶體中鐵的含量。

(1)草酸鐵溶液中鐵離子水解生成氫氧化鐵膠體，膠體具有吸附懸浮雜質的作用，反應的離子方程式為：Fe3＋+3H2OFe(OH)3（膠體）+ 3H＋，
因此，本題正確答案是：Fe3＋+3H2OFe(OH)3（膠體）+ 3H＋；
(2) 步驟2中用KMnO4將草酸氧化生成二氧化碳，除去草酸根離子，避免干擾步驟3中Fe2＋的滴定，

因此，本題正確答案是：除去草酸根離子，避免干擾步驟3中Fe2＋的滴定；

(3)加入鋅粉的目的是將Fe3＋還原為Fe2＋，
因此，本題正確答案是：將Fe3＋還原為Fe2＋；
(4)高錳酸鉀溶液為紫紅色，反應終點判斷為：加入最后一滴KMnO4溶液時，溶液變為淺紫紅色，且30s內淺紫紅色不褪去，
因此，本題正確答案是：加入最后一滴KMnO4溶液時，溶液變為淺紫紅色，且30s內淺紫紅色不褪去；

(5)A.酸式滴定管要用標準液潤洗，滴定管用蒸餾水洗滌后，立即裝入標準液，標準液濃度減小，消耗標準液體積增大，測定結果偏高，故A符合；
B.滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后氣泡消失，讀取標準溶液體積增大，測定結果偏高，故B符合；
C.讀取標準液體積時，滴定前平視讀數，滴定后仰視讀數，讀取標準溶液體積增大，測定結果偏高，故C符合；

D. 錐形瓶在滴定時劇烈搖動，有少量液體濺出，反應消耗的標準溶液體積減小，測定結果偏低，故D不符合；

因此，本題正確答案是：ABC；
(6)用0.0200 mol/LKMnO4溶液滴定步驟2所得溶液至終點，消耗KMnO4溶液V1 mL，滴定中MnO4－被還原成Mn2＋。

重復步驟2、步驟3的操作2次，分別滴定消耗0.0200 mol/LKMnO4溶液為V2、V3 mL，計算平均值，實驗3數值誤差較大舍去，消耗體積V= mL =20.00mL，
鐵元素守恒，高錳酸鉀溶液滴定亞鐵離子發生的反應為：

5Fe2++MnO4-+8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
5 1
n 0.0200mol/L×0.0200L=0.0004mol
，解得n=0.002mol，
250 mL溶液中含鐵元素物質的量=0.002mol×=0.02mol，

5.6g草酸鐵晶體中鐵的含量=100%=20.0%，

因此，本題正確答案是： 20.0%。