Question

某化學(xué)興趣小組測定某Fe₂（SO₄）₃樣品（只含少量Fec1₂雜質(zhì)）中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，按以下實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作：
①稱取ag樣品，置于燒杯中；
②加入50mL 1.0mol/L稀硫酸和一定量的蒸餾水，使樣品溶解，然后準(zhǔn)確配制成250.00mL溶液；
③量取25.00mL步驟 ②中配得的溶液，置于燒杯中，加入適量的氯水，使反應(yīng)完全；
④加入過量氨水，充分?jǐn)嚢�，使沉淀完全�?br />⑤過濾，洗滌沉淀；
⑥將沉淀轉(zhuǎn)移到某容器內(nèi)，加熱、攪拌，直到固體由紅褐色全部變?yōu)榧t棕色后，在干燥器中冷卻至室溫后，稱量；
⑦…

請根據(jù)上面敘述，回答：
（1）上圖所示儀器中，本實(shí)驗(yàn)步驟①②③中必須用到的儀器有E和

 

（填字母）．
（2）步驟②中：配制50mL，1.0mol/L稀H₂SO₄需要98%（密度1.84g/cm³）的濃H₂SO₄體積為

 

mL，量取該體積的濃H₂SO₄用到量筒規(guī)格是

 

．
（3）樣品中的雜質(zhì)Fe²⁺有較強(qiáng)的還原性，完成并配平下列反應(yīng)的離子方程式

 

Fe²⁺+

 

ClO₂+

 

 

═

 

Fe³⁺+

 

Cl^-+

 

H₂O
從理論上分析，上述實(shí)驗(yàn)中若將氯水改為ClO₂時(shí)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成

 

（填偏大、偏小或不影響），等物質(zhì)的量的ClO₂與Cl₂的氧化效率之比為

 

．
（4）第⑥步的操作中，將沉淀物轉(zhuǎn)移到

 

（填儀器名稱）中加熱，冷卻至室溫，稱量其質(zhì)量為m₁g，再次加熱并冷卻至室溫稱量其質(zhì)量為m₂g，若m₁與m₂差值較大，接下來的操作應(yīng)當(dāng)是

 

．
（5）若步驟⑥不在干燥器中冷卻，則測定的鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)

 

（填偏大、偏小或不影響）；若容器質(zhì)量是W₁g，最終容器和固體的總質(zhì)量是W₂g，則樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

，（列出算式，不需化簡）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)各儀器的作用選取儀器；
（2）依據(jù)硫酸溶液稀釋溶質(zhì)物質(zhì)的量不變計(jì)算所需溶液體積，依據(jù)溶液體積大小選擇量筒；
（3）依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒、原子守恒配平離子方程式；還原劑一定，需要的氧化劑可以是氯氣或氯酸鈉，還原劑失電子數(shù)一定，氧化劑改變不影響計(jì)算結(jié)果，氧化劑的氧化率是得到電子數(shù)之比；
（4）沉淀加熱直到固體由紅褐色全部變?yōu)榧t棕色，固體加熱在坩堝中進(jìn)行；干燥稱量至恒重的標(biāo)準(zhǔn)是兩次稱量質(zhì)量不超過0.1g；
（5）依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟分析可知，稱量操作為稱量樣品質(zhì)量、稱量坩堝質(zhì)量，稱量坩堝和沉淀質(zhì)量，再進(jìn)行兩次稱量到恒重，存在過程中稱量根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒，即紅棕色固體（Fe₂O₃）中的鐵就是樣品中鐵，根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的公式求出鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：（1）稱量藥品用天平，氯化鐵和氯化亞鐵的水溶液都呈酸性，所以準(zhǔn)確量取25.00mL步驟②中配得的溶液用酸式滴定管，配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液用容量瓶，
故答案為：CFG；
（2）配制50mL，1.0mol/L稀H₂SO₄需要98%（密度1.84g/cm³）的濃H₂SO₄體積為設(shè)為Vml，依據(jù)稀釋前后溶液溶質(zhì)物質(zhì)的量不變，

Vml×1.84g/ml×98%

98g/mol

=0.05L×1.0mol/L，V=2.7ml；量取該體積的濃H₂SO₄用到量筒規(guī)格是10ml，
故答案為：2.7；10ml；
（3）反應(yīng)中，亞鐵離子變化為鐵離子，氯酸跟離子氯元素化合價(jià)從+4價(jià)變化為-1價(jià)，變化5價(jià)，電子轉(zhuǎn)移最小公倍數(shù)為5，依據(jù)電子守恒和原子守恒配平得到離子方程式為：5Fe²⁺+ClO₂+4 H⁺═5Fe³⁺+Cl^-+2H₂O；從理論上分析，上述實(shí)驗(yàn)中若將氯水改為ClO₂時(shí)對實(shí)驗(yàn)無影響，不同的是氧化劑不同，同量還原性物質(zhì)被氧化需要失去電子相同；等物質(zhì)的量的ClO₂與Cl₂的氧化效率之比為為轉(zhuǎn)移電子數(shù)之比，ClO₂～Cl^-～5e^-，Cl₂～2Cl^-～2e^-，所以1molClO₂與Cl₂的氧化效率之比為5：2，
故答案為：5；1；4；H⁺；5；1；2；不影響；5：2；
（4）將沉淀轉(zhuǎn)移到坩堝內(nèi)，加熱、攪拌，直到固體由紅褐色全部變?yōu)榧t棕色后，在干燥器中冷卻至室溫后，稱量制恒重，兩次稱量數(shù)值不超過0.1g，
故答案為：坩堝；繼續(xù)加熱一段時(shí)間后，把坩堝放置于干燥器中冷卻，再稱量，至最后兩次稱得的質(zhì)量差不超過0.1g為止；
（5）若步驟⑥不在干燥器中冷卻，會(huì)吸收空氣中的水蒸氣，稱量的質(zhì)量增大，則測定的鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，若容器質(zhì)量是W₁g，最終容器和固體的總質(zhì)量是W₂g，注意實(shí)驗(yàn)測定25ml溶液中氧化鐵的質(zhì)量，樣品中鐵元素是250ml溶液中所含鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，所以鐵元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

(W2-W1)g

160g/mol

×2×56g/mol×

250mL

25mL

÷ag×100%，
故答案為：增大；

(W2-W1)g

160g/mol

×2×56g/mol×

250mL

25mL

÷ag×100%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了實(shí)驗(yàn)探究方法和實(shí)驗(yàn)測定，溶液配制過程，固體質(zhì)量稱量，氧化還原反應(yīng)配平是解題關(guān)鍵，注意實(shí)驗(yàn)測定溶液體積的變化，題目難度中等．