Question

【題目】K3[Fe(C2O4)3]（三草酸合鐵酸鉀）可用于攝影和藍色印刷。工業(yè)上以H2C2O4（草酸）、FeC2O4（草酸亞鐵）、K2C2O4（草酸鉀）、雙氧水等為原料制備K3[Fe(C2O4)3]的反應原理如下：

氧化：6FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4═4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3

轉化：2Fe(OH)3+3K2C2O4+3H2C2O4═2K3[Fe(C2O4)3]+6H2O

（1）制備1mol 三草酸合鐵酸鉀至少需要H2O2的物質的量為____________。

（2）制備過程中需防止草酸被H2O2氧化，寫出草酸被H2O2氧化的化學方程式：______________。

（3）[K3[Fe(C2O4)3·xH2O]（三草酸合鐵酸鉀晶體）是一種光敏材料，為測定該晶體中草酸根的含量和結晶水的含量，某實驗小組進行了如下實驗：

①稱量9.820g三草酸合鐵酸鉀晶體，配制成250mL溶液．

②取所配溶液25.00mL于錐形瓶中，滴加KMnO4溶液至C2O42-全部轉化成CO2時，恰好消耗24.00mL 0.1000mol/L KMnO4溶液。

計算該晶體的化學式，并寫出計算過程______________。

Answer 1

【答案】0.5molH2C2O4+H2O2=2CO2↑+2H2O消耗KMnO4的物質的量為0.1000mol/L×0.024L=0.0024mol，

依據(jù)化學方程式：5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑，

可知：n(C2O42-)=(0.024mol/2) ×5=0.006mol.

250mL原溶液中C2O42-的物質的量為0.006mol×10=0.06mol,

則n[K3Fe(C2O4)3]=0.06mol×1/3=0.02mol.

9.820g三草酸合成鐵酸鉀晶體中結晶水的質量為9.820g-437g/mol×0.02mol=1.08g,

則n(H2O)=1.08g/(18g/mol)=0.06mol.

綜上所述，該晶體的化學式為K3Fe(C2O4)3·3H2O。

【解析】

試題分析：本題以K3[Fe(C2O4)3]的制備為載體，考查氧化還原反應方程式的書寫、氧化還原反應的計算及物質化學式的確定。

（1）根據(jù)反應：6FeC2O4+3H2O2+6K2C2O4═4K3[Fe(C2O4)3]+2Fe(OH)3和2Fe(OH)3+3K2C2O4+3H2C2O4═2K3[Fe(C2O4)3]+6H2O得關系式：3H2O2——6K3[Fe(C2O4)3]，則制備1mol 三草酸合鐵酸鉀至少需要H2O2的物質的量為0.5mol。

（2）草酸被H2O2氧化生成二氧化碳，H2O2被還原為水，利用化合價升降法結合原子守恒配平，化學方程式為H2C2O4+H2O2=2CO2↑+2H2O。

（3）根據(jù)題給信息知該滴定過程中涉及的反應方程式為5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑，根據(jù)消耗高錳酸鉀的物質的量計算參加反應的C2O42- 的物質的量，進一步計算樣品中C2O42- 的物質的量，結合K3[Fe(C2O4)3·xH2O計算9.820g三草酸合鐵酸鉀晶體的物質的量，進一步計算晶體的摩爾質量，確定x值。

解題過程：消耗KMnO4的物質的量為0.1000mol/L×0.024L=0.0024mol，

依據(jù)化學方程式：5C2O42-+2MnO4-+16H+=2Mn2++8H2O+10CO2↑，

可知：n(C2O42-)=(0.024mol/2) ×5=0.006mol.

250mL原溶液中C2O42-的物質的量為0.006mol×10=0.06mol,

則n[K3Fe(C2O4)3]=0.06mol×1/3=0.02mol.

9.820g三草酸合成鐵酸鉀晶體中結晶水的質量為9.820g-437g/mol×0.02mol=1.08g,

則n(H2O)=1.08g/(18g/mol)=0.06mol.

綜上所述，該晶體的化學式為K3Fe(C2O4)3·3H2O。