Question

【題目】某化學興趣小組測定某Fe2(SO4)3樣品(只含少量FeCl2雜質)中鐵元素的質量分數，按以下實驗步驟進行操作：

①稱取ag樣品，置于燒杯中；

②加入50 mL 1.0 mol/L稀硫酸和一定量的蒸餾水，使樣品溶解，然后準確配制成250.0 mL溶液；

③量取25.0 mL步驟②中配得的溶液，置于燒杯中，加入適量的氯水，使反應完全；

④加入過量氨水，充分攪拌，使沉淀完全；

⑤過濾，洗滌沉淀；

⑥將沉淀轉移到某容器內，加熱、攪拌，直到固體由紅褐色全部變為紅棕色后，在干燥器中冷卻至室溫后，稱量；

⑦……

請根據上面敘述，回答：

（1）上圖所示儀器中，本實驗步驟①②③中必須用到的儀器有燒杯、量筒和________(填字母)。

（2）步驟②中：配制50 mL 1.0 mol/L稀H2SO4需要98%(密度1.84 g/cm3)的濃H2SO4體積為________mL，量取該體積的濃H2SO4用到量筒規格是________。

（3）樣品中的雜質Fe2＋有較強的還原性，完成并配平下列反應的離子方程式：

___Fe2＋＋___ClO2＋______=___Fe3＋＋___Cl—＋___H2O，從理論上分析，上述實驗中若將氯水改為ClO2時，氧化等量的Fe2＋消耗ClO2與Cl2的物質的量之比為________。

（4）第⑥步的操作中，將沉淀物轉移到________（填儀器名稱）中加熱，并在干燥器中冷卻到室溫，稱量其質量。

（5）若步驟⑥不在干燥器中冷卻，則測定的鐵元素的質量分數會________(填“偏大”“偏小”或“不影響”)；若容器質量是W1g，最終容器和固體的總質量是W2g，則樣品中鐵元素的質量分數為_____(列出算式，不需化簡)。

Answer 1

【答案】FG 2.7 10 mL 5 1 4 H＋ 5 1 2 2∶5 坩堝 偏大 ×2×56 g/mol×÷ag×100%

【解析】

測定某Fe2(SO4)3樣品(只含少量FeCl2雜質)中鐵元素的質量分數，先通過氧化劑將亞鐵氧化成三價鐵，再加氨水將Fe3+變為氫氧化鐵，再灼燒分解得到氧化鐵，由氧化鐵的質量計算鐵元素的質量，最后得出鐵元素的質量分數。

：（1）稱量藥品用天平，配制一定物質的量濃度的溶液用容量瓶，故答案為：FG；

（2）配制50mL1.0mol/L稀H2SO4需要98%（密度1.84g/cm3）的濃H2SO4體積為設為VmL，依據稀釋前后溶液溶質物質的量不變，=0.05L×1.0mol/L，解得V=2.7，量取時應該用10mL的量筒，故答案為：2.7，10 mL；

（3）反應中，亞鐵離子變化為鐵離子，ClO2中氯元素化合價從+4價變化為-1價，變化5價，電子轉移最小公倍數為5，依據電子守恒、原子守恒和電荷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，上述實驗中若將氯水改為ClO2時，同量還原性物質被氧化失去電子相同， ClO2～Cl-～5e-，Cl2～2Cl-～2e-，當得到電子相同時，消耗ClO2與Cl2的物質的量之比為2∶5，故答案為：5、1、4H+、5、1、2； 2：5；

（4）固體物質加熱分解一般都應在坩堝中加熱，故答案為：坩堝；

（5）若步驟⑥不在干燥器中冷卻，會吸收空氣中的水蒸氣，稱量的質量增大，則測定的鐵元素的質量分數偏大；因鐵元素質量守恒， Fe2O3中鐵元素的質量為，而這只是原樣品的十分之一，樣品中鐵元素的質量分數是×2×56 g/mol×÷ag×100%；

故答案為：偏大；×2×56 g/mol×÷ag×100%。