为测定某三价铁配合物(化学式表示为Ka[Feb(C2O4)c]·xH2O)的组成,做了如下实验:
步骤1:称取1.9640g Ka[Feb(C2O4)c]·xH2O晶体,配制成250.00mL溶液.
步骤2:取所配溶液25.00mL于锥形瓶中,加入1mol/LH2SO45.0mL,加热到70~85℃,用0.01000mol/LKMnO4溶液滴定至终点(5C2O42-+2MnO4-+16H+=10CO2↑+2Mn2++8H2O),消耗KMnO4溶液48.00mL。
步骤3:向反应后的溶液中加入一定量锌粉。加热至黄色恰好消失,过滤,洗涤,将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中,此时溶液仍呈酸性。
步骤4:继续用0.01000mol/LKMnO4溶液滴定步骤3所得溶液至终点,消耗KMnO4溶液8.00mL。
(1)步骤2中滴定终点的现象是_______
(2)步骤3中加入锌粉的目的是__________
(3)步聚4中发生反应的离于方程式为__________
(4)通过计算确定该三价铁配合物的化学式________(写出计算过程)。
【答案】溶液由无色变为浅红色,且半分钟不褪色 将Fe3+还原为Fe2+ 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O 250.00mL溶液中各微粒的物质的量分别为:n(C2O42-) = 5/2n(MnO4-) = 5/2×0.01mol/L × 48.00 × 10-3L × 10 = 0.012mol,n(Fe3+) = 5n(MnO4-) = 5× 0.01mol/L × 8.00×10-3 = 0.004,据电荷守恒,得知n(K+) = 2 × 0.012mol-3×0.004mol = 0.012mol,根据质量守恒:n(H2O)=(1.964g-0.012mol × 39g/mol-0.004mol × 56g/mol-0.012mol × 88g/mol)/18g/mol = 0.012mol,n(K+):n(Fe3+):n(C2O42-):n(H2O) = 0.012mol:0.004mol:0.012mol:0.012mol = 3:1:3:3,化学式为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O
【解析】(1)步骤2是用KMnO4标准溶液滴定草酸根离子,加入的高锰酸钾都被草酸根离子还原为无色的Mn2+,直至草酸根离子反应完全,再加入高锰酸钾,溶液显浅红色,所以滴定终点的现象为:溶液由无色变为浅红色,且半分钟不褪色。
(2)步骤3加入锌粉至黄色(Fe3+的颜色)消失,所以加入锌粉是为了将Fe3+还原为Fe2+。
(3)步骤4是用高锰酸钾氧化上一步生成的Fe2+,所以方程式为:5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。
(4)在步骤2中加入高锰酸钾为48×0.01÷1000=0.00048mol,根据方程式草酸根为0.00048×5÷2=0.0012mol,因为配制250mL溶液,取出来25mL滴定,所以原物质中草酸根为0.012mol。步骤4加入高锰酸钾为8×0.01÷1000=0.00008mol,根据方程式Fe2+为0.00008×5=0.0004mol,根据Fe守恒得到Fe3+为0.0004mol,因为配制250mL溶液,取出来25mL滴定,所以原物质中Fe3+为0.004mol。由上根据电荷守恒,计算出K+为0.012mol,再根据质量守恒计算出结晶水的量为0.012mol,最后得到该晶体为:K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。所以计算过程为:250.00mL溶液中各微粒的物质的量分别为:n(C2O42-) = 5/2n(MnO4-) = 5/2×0.01mol/L × 48.00 × 10-3L × 10 = 0.012mol,n(Fe3+) = 5n(MnO4-) = 5× 0.01mol/L × 8.00×10-3 = 0.004,据电荷守恒,得知n(K+) = 2 × 0.012mol-3×0.004mol = 0.012mol,根据质量守恒:n(H2O)=(1.964g-0.012mol × 39g/mol-0.004mol × 56g/mol-0.012mol × 88g/mol)/18g/mol = 0.012mol,n(K+):n(Fe3+):n(C2O42-):n(H2O) = 0.012mol:0.004mol:0.012mol:0.012mol = 3:1:3:3,化学式为K3[Fe(C2O4)3]·3H2O。