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 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：

□KMnO₄+□FeSO₄+□H₂SO₄=□Fe₂(SO₄)₃+□MnSO₄+□K₂SO₄+□H₂O

（2）在滴定實驗中不能選擇　　　　　　　式滴定管，理由是　　　　　　　　　；

（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　　　　　　和

　　　　　　；（鐵的相對原子質量以55.9計）

（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　　　　　（填“準確”“不準確”“不一定準確”），理由是　　　　　　　；

②方案二　　　　　（填“準確”“不準確”“不一定準確”），理由是　　　　　　　。

Answer 1

(1)2    10      8       5       2       1         8

(2)堿      KMnO₄是強氧化劑，它會腐蝕乳膠管

(3)        

(4)①不一定準確      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；如果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

注：本小題屬于開放性試題，若回答“準確”或“不準確”且理由合理，可酌情給分。例如：考生回答

方案一準確，因為鐵片中不存在能與稀硫酸反應并能生成氫氣的其他金屬，也不存在鐵的氧化物

方案一不準確，如果鐵片中存在與稀硫酸反應生成氫氣的其他金屬，會導致結果偏高；如果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

方案二準確，鐵片溶于稀硫酸后，除Fe²⁺外，其他可能存在的金屬離子在酸性溶液中均不能被高錳酸鉀氧化，也不存在氧化鐵

方案二不準確，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

解析：本題結合鐵元素含量測定實驗對氧化還原、滴定實驗、化學計算及實驗結果的評價等綜合進行考查。

（1）根據化合價升降法配平如下化學方程式：

故其化學計量數分別為：2、10、8、5、2、1、8。

（2）方案二中滴定實驗時，KMnO₄溶液盛裝在滴定管中，應選擇酸式滴定管而不能用堿式滴定管，原因是KMnO₄溶液是強氧化劑，具有強氧化性，它能腐蝕堿式滴定管的橡皮管。

（3）根據題干條件，鐵片中鐵的質量分數分別為：

方案一中：×55.9 g·mol^-1/a g=

方案二中：0.02 mol·L^-1×0.025 L××55.9 g·mol^-1/ g=1.40/a

（4）本小題是對實驗中測定結果進行誤差分析和方案評價的問題，是屬于開放性的問題，回答“準確”“不準確”或“不一定準確”均可，但要相應說明結論的理由，詳見參考答案。