Question

為測試一鐵片中鐵元素的含量，某課外活動小組提出下面兩種方案并進行了實驗（以下數據為多次平行實驗測定結果的平均值）：
方案一：將a g鐵片完全溶解于過量稀硫酸中，測得生成氫氣的體積為580mL（標準狀況）；
方案二：將

a

10

 g鐵片完全溶解于過量稀硫酸中，將反應后得到的溶液用0.02000mol?L^-1的KMnO₄溶液滴定，達到終點時消耗了25.00mL KMnO₄溶液．請回答下列問題：
（1）配平下面的化學方程式（將有關的化學計量數填入答題卡的橫線上）：

2

KMnO₄+

10

FeSO₄+

8

H₂SO₄=

5

Fe₂（SO₄）₃+

2

MnSO₄+

1

K₂SO₄+

8

H₂O
（2）在滴定實驗中不能選擇

堿

式滴定管．
（3）根據方案一和方案二測定的結果計算，鐵片中鐵的質量分數依次為

1.45

a

和

1.40

a

；
（4）若排除實驗儀器和操作的影響因素，試對上述兩種方案測定結果的準確性做出判斷和分析．
①方案一不準確理由是

如果鐵片中存在與稀硫酸反應并能生成氫氣的其他金屬，會導致結果偏高；鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解、但不產生氫氣的鐵的氧化物，會導致結果偏低；如果上述情況均不存在，則結果準確

；
②方案二

不一定準確

（填“準確”“不準確”“不一定準確”），理由是

如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的其他金屬，生成的金屬離子在酸性溶液中能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏高；如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的鐵的氧化物，生成的Fe³⁺離子在酸性溶液中不能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏低；如果上述情況均不存在，則結果準確

．

Answer 1

分析：（1）根據氧化還原反應得失電子數目相等結合質量守恒定律配平；
（2）橡膠可以被酸性物質和強氧化性物質腐蝕；
（3）根據反應的化學方程式計算；
（4））①方案一：如金屬不純，存在與稀硫酸反應并能生成氫氣的其他金屬，會導致結果偏高；含有不生成氫氣的氧化物，會導致結果偏低；
②方案二不一定準確，如含有其它還原性金屬，在酸性溶液中能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏高；如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的鐵的氧化物，生成的Fe³⁺離子在酸性溶液中不能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏低．

解答：解：（1）元素的化合價變化為：Mn：+7→+2，改變數為5，Fe：+2→+3，改變數為1，根據化合價升降的總數相等可知，
KMnO₄與FeSO₄的化學計量數比值為1：5，然后根據質量守恒配平化學方程式，配平后的化學方程式為
2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄=5Fe₂（SO₄）₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O，
故答案為：2，10，8，5，2，1，8； 
（2）根據橡膠的性質，可以被酸性物質和強氧化性物質腐蝕，所以滴定時量取KMnO₄溶液用酸式滴定管，
故答案為：堿；
（3）方案一：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，n（H₂）=n（Fe）=580/22400mol，
m（Fe）=n（Fe）×56g/mol=1.45g，質量分數w（Fe）=1.45/a；
方案二：
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄=5Fe₂（SO₄）₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O
n（Fe）=n（FeSO₄）=5n（KMnO₄）=5×0.02000mol?L^-1×0.025L=0.0025mol；
m（Fe）=56×0.0025g=0.14g，質量分數w（Fe）=1.40/a；
故答案為：

1.45

a

； 

1.40

a

；
（4）①方案一：如金屬不純，存在與稀硫酸反應并能生成氫氣的其他金屬，會導致結果偏高；含有不生成氫氣的氧化物，會導致結果偏低，
故答案為：如果鐵片中存在與稀硫酸反應并能生成氫氣的其他金屬，會導致結果偏高；鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解、但不產生氫氣的鐵的氧化物，會導致結果偏低；如果上述情況均不存在，則結果準確；
②方案二不一定準確，如含有其它還原性金屬，在酸性溶液中能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏高；如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的鐵的氧化物，生成的Fe³⁺離子在酸性溶液中不能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏低，
故答案為：不一定準確；如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的其他金屬，生成的金屬離子在酸性溶液中能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏高；如果鐵片中存在與稀硫酸反應而溶解的鐵的氧化物，生成的Fe³⁺離子在酸性溶液中不能被高錳酸鉀氧化，會導致結果偏低；如果上述情況均不存在，則結果準確．

點評：本題考查物質的組成和含量的測量，題目較為綜合，難度較大，注意把握實驗方案的設計原理．本題易錯點為（4）．