Question

為測(cè)定某補(bǔ)血?jiǎng)�樣品（主要成分是硫酸亞鐵晶體（FeSO₄?7H₂O））中鐵元素的含量，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如下兩套實(shí)驗(yàn)方案．請(qǐng)按要求回答下列問題：
方案一：將FeSO₄轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃，測(cè)定質(zhì)量變化，操作流程如下：

（1）操作②中H₂O₂的作用是

 

；除用H₂O₂外還可以使用的物質(zhì)試舉一例（寫物質(zhì)名稱）：

 

．
（2）操作③X溶液的陰離子是

 

．
（3）操作④中一系列操作依次是

 

、洗滌、

 

、冷卻、稱量．
（4）假設(shè)實(shí)驗(yàn)無損耗，則每片補(bǔ)血?jiǎng)┖�鐵元素的質(zhì)量為（用含a的代數(shù)式表示）

 

g
方案二：用酸性KMnO₄溶液滴定測(cè)定鐵元素的含量
（5）滴定前要配制一定物質(zhì)的量濃度的酸性KMnO₄溶液250mL，需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯外，還需要的儀器有（填儀器名稱）

 

．再取20g樣品配制成100mL的溶液．
（6）寫出滴定反應(yīng)的離子方程式：

 

．
（7）滴定時(shí)選擇

 

 式滴定管盛放0.1000mol/L標(biāo)準(zhǔn)液，錐形瓶中盛放20mL樣品溶液，滴定終點(diǎn)時(shí)錐形瓶中國(guó)溶液顏色變?yōu)?div id="qybkxgy" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

色，振蕩后半分鐘溶液顏色不再變化，此時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液為bmL，則樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（用含b的代數(shù)式表示）

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：方案一：由流程圖可知，該實(shí)驗(yàn)原理為：將藥品中的Fe²⁺形成溶液，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，再轉(zhuǎn)化為氧化鐵，通過測(cè)定氧化鐵的質(zhì)量，計(jì)算補(bǔ)血?jiǎng)┲需F元素的含量．
（1）步驟②加入有強(qiáng)氧化性試劑H₂O₂，能將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，除用H₂O₂外還可以使用的物質(zhì)應(yīng)是不引入新的雜質(zhì)的氧化劑，試劑可以是氯水；
（2）依據(jù)流程圖分析加入的X為堿溶液，沉淀鐵離子；
（3）步驟④中一系列處理是由氫氧化鐵懸濁液最終轉(zhuǎn)化為氧化鐵，需要過濾、洗滌的氫氧化鐵，然后灼燒生成氧化鐵，冷卻后稱量氧化鐵的質(zhì)量；
（4）Fe²⁺與堿反應(yīng)后全部轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，加熱能得到純凈的Fe₂O₃，依據(jù)元素守恒計(jì)算Fe的含量；
方案二：
（5）精確配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO₄溶液250mL，配制時(shí)需要的儀器有天平、藥匙、玻棒、燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶；
（6）滴定反應(yīng)是高錳酸鉀溶液和亞鐵離子在酸溶液中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)；
（7）高錳酸鉀是強(qiáng)氧化性的溶液，需要盛在酸式滴定管中，高錳酸鉀溶液滴入亞鐵溶液中，反應(yīng)終點(diǎn)利用高錳酸鉀溶液滴入最后一滴溶液變?yōu)樽仙�，半分鐘不變化這么反應(yīng)完全；根據(jù)鐵元素守恒可知ag氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量即為10片補(bǔ)血?jiǎng)┲需F的質(zhì)量，據(jù)此計(jì)算．

解答： 解：方案一：（1）步驟②加入有強(qiáng)氧化性試劑，能將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，除用H₂O₂外還可以使用的試劑，是能氧化亞鐵離子但不引入新的雜質(zhì)的氧化劑，試劑可以是氯水氯水等；
故答案為：將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，氯水；
（2）依據(jù)流程圖分析加入的X為堿溶液，沉淀鐵離子，溶液中含有氫氧根離子；
故答案為：OH^-；
（3）步驟④中一系列處理是由氫氧化鐵懸濁液最終轉(zhuǎn)化為氧化鐵，需要過濾、洗滌的氫氧化鐵，然后灼燒生成氧化鐵，冷卻后稱量氧化鐵的質(zhì)量；
故答案為：過濾，灼燒；
（4）Fe²⁺與堿反應(yīng)后不全部轉(zhuǎn)化為Fe³⁺，加熱能得到純凈的Fe₂O₃，ag氧化鐵物質(zhì)的量=

ag

160g/mol

=

a

160

mol，10片補(bǔ)血?jiǎng)┲需F元素守恒物質(zhì)的量為

2a

160

mol；
一片中鐵元素守恒物質(zhì)的量為

2a

1600

mol，鐵元素質(zhì)量=

2a

1600

mol×56g/mol=0.07ag；
故答案為：0.07a；
方案二；
（5）精確配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO₄溶液250mL，配制時(shí)需要的儀器有天平、藥匙、玻棒、燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶；
故答案為：膠頭滴管，250mL容量瓶；
（6）酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，被還原為Mn²⁺，同時(shí)生成水，反應(yīng)離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（7）酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕橡皮管，應(yīng)盛放在酸式滴定管內(nèi)，硫酸亞鐵溶液呈酸性，應(yīng)盛放在酸式滴定管內(nèi)，0.1000mol/L標(biāo)準(zhǔn)液，錐形瓶中盛放20mL樣品溶液，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液為bmL，依據(jù)兩種方程式定量關(guān)系：
         5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
         5       1
        n（Fe²⁺）  0.1000mol/L×b×10^-3L
樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

5b×10-4mol×56g/mol

20g

×

100

20

×100%=0.7b%；
故答案為：酸，紫，0.7b%；

點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)操作的理解、物質(zhì)分離提純、元素化合物性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)滴定、化學(xué)計(jì)算等，難度中等，清楚實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問題、解決問題的能力．