Question

某氧化鐵樣品中含有少量的雜質FeSO₄．某實驗小組同學要測定其中鐵元素的質量分數(shù)，他們設計了如下方案進行測定，操作流程為：

請根據流程回答：
（1）加入過量的稀硫酸，發(fā)生反應的離子方程式

 

；
（2）操作II中量取25.00mL液體需要使用的儀器是

 

；
（3）反應①中，加入足量H₂O₂溶液的目的是

 

；
（4）如何檢驗加入過氧化氫后，溶液中只有Fe³⁺而沒有Fe²⁺，

 

；
（5）檢驗沉淀是否冼滌干凈的操作

 

；
（6）沉淀需在坩堝中灼燒，取用坩堝需用

 

（填儀器名稱），將沉淀物加熱，冷卻至室溫，用天平稱量坩堝與加熱后固體的總質量為b_lg，再次加熱并冷卻至室溫稱量其質量為b₂ g，如果b_l-b₂的差值

 

就不需再加熱，否則還要加熱稱量．
（7）若坩堝的質量為42.6g，最終坩堝與加熱后固體的總質量為47.0g，則樣品中鐵元素的質量分數(shù)=

 

（保留一位小數(shù)）．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數(shù)據處理題

分析：氧化鐵樣品中含有少量的雜質FeSO₄，加入過量稀硫酸和水溶解反應得到硫酸鐵和硫酸亞鐵混合溶液，配制250.00ml溶液，用滴定管量取25ml溶液加入過氧化氫氧化亞鐵離子，加入過量氨水沉淀鐵離子，過濾洗滌得到氫氧化鐵沉淀，灼燒得到紅棕色固體為氧化鐵；
（1）氧化鐵與稀硫酸反應生成硫酸鐵和水；
（2）量筒的精確度一般為0.1mL，滴定管的精確度一般為0.01mL，量取25.00mL酸性溶液應該選擇25mL酸式滴定管；
（3）雙氧水是常用綠色氧化劑，其目的是將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵；
（4）取少量加入過氧化氫后的液體，加入KSCN，溶液變紅，則含有Fe³⁺，再取少量液體加入MnO₂，有氣體放出，則H₂O₂過量，沒有Fe²⁺；
（5）H⁺+NH₃?H₂O=H₂O+NH₄⁺、Fe³⁺+3NH₃?H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，F(xiàn)e（OH）₃沉淀表面吸附著可溶性的硫酸銨、氨水，用可溶性鋇鹽溶液檢驗SO₄^2-是否洗滌干凈；
（6）取用坩堝需要坩堝鉗，2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，若b₁、b₂幾乎相等即b_l-b₂≤0.1g，說明Fe（OH）₃沉淀幾乎完全分解為Fe₂O₃固體，若b₁-b₂＞0.1，說明Fe（OH）₃沉淀沒有徹底分解，因此需要對盛有Fe（OH）₃沉淀的坩堝進行多次加熱、在干燥器中冷卻、稱量并記錄質量，直至稱量質量幾乎相等；
（7）先求氧化鐵的質量，m（Fe₂O₃）=47.0g-42.6g=4.4g；再求鐵元素的質量，m（Fe）=m（Fe₂O₃）×

112g

160g/mol

=（47.0g-42.6g）×

112g

160g/mol

=3.08g；
根據鐵元素質量守恒可知，25.00mL待測液中m（Fe）=3.08g，則250.00mL待測液中m（Fe）=（47.0g-42.6g）×

112g

160g/mol

×

250

25

；
根據鐵元素質量守恒可知，28.0g樣品中m（Fe）=（44.8g-42.6g）×

112g

160g/mol

×

500

50

=30.8g；
最后求樣品中鐵元素的質量分數(shù)．

解答： 解：（1）氧化鐵與稀硫酸反應的離子方程式：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）量筒的精確度一般為0.1mL，滴定管的精確度一般為0.01mL，F(xiàn)e₂O₃+3H₂SO₄（過量）=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，硫酸鐵、硫酸亞鐵和硫酸的混合溶液顯酸性，量取25.00mL酸性溶液應該選擇25mL酸式滴定管，故答案為：25.00mL酸式滴定管；
（3）雙氧水是常用綠色氧化劑，其目的是將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，故答案為：將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺；
（4）取少量加入過氧化氫后的液體，加入KSCN，溶液變紅，則含有Fe³⁺，再取少量液體加入MnO₂，有氣體放出，則H₂O₂過量，沒有Fe²⁺；
故答案為：取少量加入過氧化氫后的液體，加入KSCN，溶液變紅，則含有Fe³⁺，再取少量液體加入MnO₂，有氣體放出，則H₂O₂過量，沒有Fe²⁺；
（5）H⁺+NH₃?H₂O=H₂O+NH₄⁺、Fe³⁺+3NH₃?H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，F(xiàn)e（OH）₃沉淀表面吸附著可溶性的硫酸銨、氨水，由于SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，因此常用可溶性鋇鹽溶液檢驗SO₄^2-是否洗滌干凈，步驟為：取少量最后一次洗滌液于試管中，加入Ba（NO₃）₂（或BaCl₂）溶液，若無白色沉淀，則沉淀洗凈；
故答案為：取少量最后一次洗滌液于試管中，加入Ba（NO₃）₂（或BaCl₂）溶液，若無白色沉淀，則沉淀洗凈
（6）取用坩堝需要坩堝鉗，2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，若b₁、b₂幾乎相等即b_l-b₂≤0.1g，說明Fe（OH）₃沉淀幾乎完全分解為Fe₂O₃固體，若b₁-b₂＞0.1，說明Fe（OH）₃沉淀沒有徹底分解，因此需要對盛有Fe（OH）₃沉淀的坩堝進行多次加熱、在干燥器中冷卻、稱量并記錄質量，直至稱量質量幾乎相等；
故答案為：坩堝鉗；≤0.1g；
（7）先求氧化鐵的質量，m（Fe₂O₃）=47.0g-42.6g=4.4g；再求鐵元素的質量，m（Fe）=m（Fe₂O₃）×

112g

160g/mol

=（47.0g-42.6g）×

112g

160g/mol

=3.08g；
根據鐵元素質量守恒可知，25.00mL待測液中m（Fe）=3.08g，則250.00mL待測液中m（Fe）=（47.0g-42.6g）×

112g

160g/mol

×

250

25

；
根據鐵元素質量守恒可知，28.0g樣品中m（Fe）=（44.8g-42.6g）×

112g

160g/mol

×

500

50

=30.8g；
w（Fe）=

m(Fe)

m(樣品)

×100%=

30.8g

56.0g

×100%=55.0%，
故答案為：55.0%．

點評：本題考查了物質組成的分析判斷，實驗探究方法和實驗過程分析，元素守恒的計算應用，誤差分析和量具的精確度理解，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．