Question

某同學(xué)設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ，測定某氯化鐵與氯化亞鐵的混合物
中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)x．請按要求回答下列問題：

實(shí)驗(yàn)Ⅰ：
（1）樣品中加入鹽酸的作用是．
（2）操作Ⅰ溶液配制過程中所用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還需要的有（填
儀器名稱）______；操作n名稱為______．
（3）反應(yīng)①的離子反應(yīng)方程式為______．
（4）若坩堝質(zhì)量是W₁g，坩堝與最終灼燒后的固體總質(zhì)量是W₂ g，則樣品中鐵元素
的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（化簡代數(shù)式）x₁=______
實(shí)驗(yàn)Ⅱ：

（5）反應(yīng)③的離子方程式為______．
（6）若3次平行滴定實(shí)驗(yàn)，平均消耗c mol/L KMnO4溶液的體積為d mL，則樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（化簡代數(shù)式）x₂=______
若樣品溶解仍使用鹽酸而不改用稀硫酸，則所得樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）______．
（7）你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)II的設(shè)計不足之處有______．

Answer 1

解：（1）流程中加入鹽酸是為了溶解過程中抑制鐵離子和亞鐵離子的水解，故答案為：抑制鐵鹽水解；
（2）溶液配制是取用固體在燒杯中溶解，用玻璃棒攪拌，轉(zhuǎn)移到250ml容量瓶中，加水定容，最后用膠頭滴管定容，用到的玻璃儀器為250 mL容量瓶、膠頭滴管；操作Ⅱ是溶液中得到固體，實(shí)驗(yàn)操作是過濾洗滌得到，
故答案為：250 mL容量瓶、膠頭滴管；過濾洗滌；
（3）反應(yīng)①是溴單質(zhì)氧化亞鐵離子的反應(yīng)，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe₂+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-，故答案為：2Fe₂+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；
（4）若坩堝質(zhì)量是Wg，坩堝與最終灼燒后的固體總質(zhì)量是W₂ g則生成的氧化鐵質(zhì)量為（W₂-W₁）g，25ml溶液中鐵元素的質(zhì)量=，250ml中含有鐵元素質(zhì)量；所以鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=，故答案為：；
（5）反應(yīng)③是加入M把鐵離子還原為亞鐵離子，最后用高錳酸鉀氧化滴定測定亞鐵離子的物質(zhì)的量計算含量，加入的M為銅，反應(yīng)的離子方程式是2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（6）若3次平行滴定實(shí)驗(yàn)，平均消耗c mol/L KMnO₄溶液的體積為d mL，物質(zhì)的量為cmol/L×d×10^-3L；依據(jù)反應(yīng)的離子方程式，設(shè)亞鐵離子物質(zhì)的量為x：
5Fe²⁺+MnO₄^-+16H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+8H₂O
5 1
x cd×10^-3mol
x=5 cd×10^-3mol
250ml溶液中含鐵元素物質(zhì)的量為5 cd×10^-2mol
樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=；
若樣品溶解仍使用鹽酸而不改用稀硫酸，氯離子被高錳酸鉀氧化，消耗高錳酸鉀物質(zhì)的量增大，則所得樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)將偏大；
故答案為：；偏大；
（7）實(shí)驗(yàn)II的設(shè)計不足之處是操作過程中Fe²⁺易被空氣中氧氣氧化，會導(dǎo)致x偏��；CuCl₂溶液的顏色會干擾滴定終點(diǎn)的判斷，
故答案為：實(shí)驗(yàn)Ⅱ操作過程中Fe²⁺易被空氣中氧氣氧化，會導(dǎo)致x偏小；CuCl₂溶液的顏色會干擾滴定終點(diǎn)的判斷．
分析：（1）測定某氯化鐵與氯化亞鐵的混合物中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)x，樣品中加入鹽酸的作用是抑制鐵鹽水解；
（2）依據(jù)溶液配制步驟和實(shí)驗(yàn)過程判斷需要的玻璃儀器，操作Ⅱ是溶液中得到沉淀的操作為過濾；
（3）反應(yīng)①是溴單質(zhì)氧化亞鐵離子的反應(yīng)；
（4）若坩堝質(zhì)量是Wg，坩堝與最終灼燒后的固體總質(zhì)量是W₂ g則生成的氧化鐵質(zhì)量為（W₂-W₁）g，依據(jù)氧化鐵化學(xué)式計算25ml溶液中鐵元素質(zhì)量，換算250ml中含有鐵元素質(zhì)量計算含量；
（5）反應(yīng)③是加入M把鐵離子還原為亞鐵離子，最后用高錳酸鉀氧化滴定測定亞鐵離子的物質(zhì)的量計算含量；
（6）依據(jù)高錳酸鉀和亞鐵離子反應(yīng)的離子方程式定量關(guān)系計算亞鐵離子物質(zhì)的量，結(jié)合溶液體積變化計算原樣品含有的鐵元素物質(zhì)的量，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)；若用鹽酸溶液中氯離子也會被高錳酸鉀溶液氧化，增大消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，測定結(jié)果偏高；
（7）利用亞鐵離子氧化還原滴定實(shí)驗(yàn)測定鐵元素物質(zhì)的量，過程中亞鐵離子會被空氣中氧氣氧化產(chǎn)生誤差．
點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)設(shè)計和實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)用，溶液配制方法步驟，氧化還原滴定的計算應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)分析判斷是解題關(guān)鍵，題目難度中等．