Question

12．鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用．
I．氧化鐵是重要工業(yè)顏料，用廢鐵屑制備它的流程如圖：

回答下列問(wèn)題：
（1）操作A、B的名稱分別是過(guò)濾、洗滌；加入稍過(guò)量的NH₄HCO₃溶液的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH，使溶液中的Fe2+完全沉淀為FeCO₃．
（2）寫出在空氣中充分加熱煅燒FeCO₃的化學(xué)方程式：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
II．上述流程中，若煅燒不充分，最終產(chǎn)品中會(huì)含有少量的FeO雜質(zhì)．某同學(xué)為測(cè)定產(chǎn)品中Fe₂O₃的含量，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
a．稱取樣品8.00g，加入足量稀H₂SO₄溶解，并加水稀杯至100mL；
b．量取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中；
c．用酸化的0.01000mol•L^-1KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)液滴定至終點(diǎn)；
d．重復(fù)操作b、c2～3次，得出消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．
（3）寫出滴定過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（4）確定滴定達(dá)到終點(diǎn)的操作及現(xiàn)象為向待測(cè)液中再滴加一滴標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，振蕩，溶液剛好由黃色變成淺紫色，且半分鐘內(nèi)不褪去．
（5）上述樣品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.4%．
（6）下列操作會(huì)導(dǎo)致樣品中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果偏低的有bc．
a．未干澡錐形瓶                  b．盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒(méi)有用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗
c．滴定結(jié)束時(shí)仰視刻度線讀數(shù)      d．量取待測(cè)液的滴定管沒(méi)有潤(rùn)洗．

Answer 1

分析 鐵屑用純堿溶液洗去油污，加稀硫酸充分反應(yīng)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離，在濾液中加入碳酸氫銨得到碳酸亞鐵，碳酸亞鐵，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌，然后再干燥，灼燒得到氧化鐵，
（1）分離可溶物和不溶物用過(guò)濾，除去固體上的少量可溶性雜質(zhì)用洗滌；加入稍過(guò)量的NH₄HCO₃溶液沉淀亞鐵離子；
（2）FeCO₃與氧氣反應(yīng)生成三氧化二鐵和二氧化碳；
（3）高錳酸鉀離子將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身還原為錳離子；
（4）滴定完成時(shí)，亞鐵離子反應(yīng)完全，溶液由黃色變?yōu)闇\紫色；
（5）根據(jù)5FeO～5Fe²⁺～MnO₄^-，計(jì)算m（FeO），由此計(jì)算產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）a．未干澡錐形瓶，不影響滴定結(jié)果；
b．盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒(méi)有用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，則消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，m（FeO）偏高，F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果偏低；
c．滴定結(jié)束時(shí)仰視刻度線讀數(shù)，則消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏大，m（FeO）偏高，F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果偏低；
 d．量取待測(cè)液的滴定管沒(méi)有潤(rùn)洗，待測(cè)液被稀釋，消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小，m（FeO）偏小，F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果偏高．

解答 解：（l）經(jīng)過(guò)操作A得到濾液濾渣，則操作A為過(guò)濾，固體經(jīng)過(guò)操作B后干燥，則為洗滌；加入稍過(guò)量的NH₄HCO₃溶液的作用是調(diào)節(jié)溶液的pH，使溶液中的Fe²⁺完全沉淀為FeCO₃；
故答案為：過(guò)濾；洗滌；調(diào)節(jié)溶液的pH，使溶液中的Fe2+完全沉淀為FeCO₃；
（2）在空氣中煅燒FeCO₃，F(xiàn)eCO₃與氧氣反應(yīng)生成三氧化二鐵和二氧化碳，反應(yīng)方程式為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
故答案為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
（3）滴定過(guò)程中高錳酸鉀離子將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身還原為錳離子，離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（4）滴定完成時(shí)，亞鐵離子反應(yīng)完全，溶液由黃色變?yōu)闇\紫色，則：向待測(cè)液中再滴加一滴標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，振蕩，溶液剛好由黃色變成淺紫色，且半分鐘內(nèi)不褪去，即為滴定終點(diǎn)；
故答案為：向待測(cè)液中再滴加一滴標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，振蕩，溶液剛好由黃色變成淺紫色，且半分鐘內(nèi)不褪去；
（5）根據(jù)5FeO～5Fe²⁺～MnO₄^-，則m（FeO）=0.01mol/L×0.02L×5×$\frac{100mL}{25mL}$×72g/mol=0.288g，則m（Fe₂O₃）=8g-0.288g=7.712g，樣品質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{7.712g}{8g}×100%$=96.4%；
故答案為：96.4%；
（6）a．未干澡錐形瓶，不影響滴定結(jié)果，錯(cuò)誤；
b．盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒(méi)有用標(biāo)準(zhǔn)液潤(rùn)洗，則消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏大，m（FeO）偏高，F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果偏低，正確；
c．滴定結(jié)束時(shí)仰視刻度線讀數(shù)，則消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積讀數(shù)偏大，m（FeO）偏高，F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果偏低，正確；
 d．量取待測(cè)液的滴定管沒(méi)有潤(rùn)洗，待測(cè)液被稀釋，消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小，m（FeO）偏小，F(xiàn)e₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果偏高，錯(cuò)誤；
故答案為：b、c．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鐵的化合物的性質(zhì)及其應(yīng)用，題目難度中等，涉及凈水原理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作方法的應(yīng)用、離子方程式書寫、氧化還原滴定等知識(shí)，試題知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查學(xué)生的分析能力及化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計(jì)算能力．