為測定某補血劑樣品〔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)計了兩套實驗方案:
方案一:用酸性KMnO4溶液滴定測定鐵元素的含量
⑴寫出滴定反應(yīng)的離子方程式 。
(2)下列滴定方式中,最合理的是 (夾持儀器略去)(填字母序號〕
(3)實驗前,首先要準確配制一定物質(zhì)的量濃度的酸性KMnO4溶液250mL,配制時需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管外,還需_ (填儀器名稱)。
(4)若某同學(xué)取5片補血劑樣品配成100 mL溶液,取20. 00 mL試樣,用濃度為c1mol·L-1的KMnO4溶液滴定,耗去V1 mL,則每片補血劑含鐵元素的質(zhì)量_ g(用代數(shù)式表示)。
方案二:將FeSO4轉(zhuǎn)化為Fe2O3,測定質(zhì)量變化。操作流程如下:
(5)步驟②中用H2O2的目的是_ _。
(6)步驟④中一系列操作依次是:過濾、洗滌、_ 、冷卻、稱量。
(7)假設(shè)實驗無損耗,則每片補血劑含鐵元素的質(zhì)量為_ g(用含a的代數(shù)式表示)。
(8)若某同學(xué)設(shè)計以原電池的形式實現(xiàn)Fe2+至Fe3+的轉(zhuǎn)化,正極通人O2,電解質(zhì)溶液為稀硫酸,請寫出正極的電極反應(yīng)式 。
(15分(1)5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O (2分) (2)B (1分)
(3)50mL容量瓶(2分,不答規(guī)格得0分) (4)0.28c1v1 (2分)
(5)將Fe2+氧化成Fe3+(2分) (6)灼燒 (1分) (7)0.07a (2分)
(8)O2+4e-+4H+=2H2O(2分)
【解析】
試題分析:(1)酸性高錳酸鉀具有強氧化性,將Fe2+氧化為Fe3+,MnO4-被還原為Mn2+,同時生成水,反應(yīng)離子方程式為5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。
(2)酸性高錳酸鉀具有強氧化性,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),裝置A和C中均是堿式滴定管,所以B最合適。
(3)精確配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO4溶液250mL,配制時需要的儀器有天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶,遠程還缺少250mL容量瓶。
(4)消耗高錳酸鉀得物質(zhì)的量是0.001c1v1mol,根據(jù)方程式可知,亞鐵離子的物質(zhì)的量是0.005c1v1mol,則5片補血劑樣品中亞鐵離子的物質(zhì)的量是0.005c1v1mol×=0.025c1v1mol,所以每片補血劑樣品中亞鐵離子的物質(zhì)的量是0.005c1v1mol,因此每片補血劑含鐵元素的質(zhì)量是0.005c1v1mol×56g/mol=0.28c1v1g。
(5)要將亞鐵離子氧化生成鐵離子,則需要加入氧化劑。雙氧水是常用的綠色氧化劑,因此雙氧水的作用是將Fe2+氧化成Fe3+。
(6)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、洗滌氫氧化鐵,然后灼燒生成的氧化鐵,冷卻后稱量氧化鐵的質(zhì)量。
(7)根據(jù)鐵原子守恒可知,ag氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量即為10片補血劑中鐵的質(zhì)量,所以每片補血劑含鐵元素的質(zhì)量為=0.07ag;
(8)原電池中正極得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)。氧氣在正極通入,且溶液顯酸性,所以正極電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+=2H2O。
考點:考查物質(zhì)分離與提純、元素化合物性質(zhì)、氧化還原反應(yīng)滴定、儀器選擇、化學(xué)計算以及實驗方案設(shè)計與評價等
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