Question

某同學設計了如下實驗Ⅰ和實驗Ⅱ，測定某氯化鐵與氯化亞鐵的混合物
中鐵元素的質量分數x．請按要求回答下列問題：

實驗Ⅰ：
（1）樣品中加入鹽酸的作用是．
（2）操作Ⅰ溶液配制過程中所用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還需要的有（填
儀器名稱）______；操作n名稱為______．
（3）反應①的離子反應方程式為______．
（4）若坩堝質量是W₁g，坩堝與最終灼燒后的固體總質量是W₂ g，則樣品中鐵元素
的質量分數（化簡代數式）x₁=______
實驗Ⅱ：

（5）反應③的離子方程式為______．
（6）若3次平行滴定實驗，平均消耗c mol/L KMnO4溶液的體積為d mL，則樣品中鐵元素的質量分數（化簡代數式）x₂=______
若樣品溶解仍使用鹽酸而不改用稀硫酸，則所得樣品中鐵元素的質量分數將（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）______．
（7）你認為實驗II的設計不足之處有______．

Answer 1

解：（1）流程中加入鹽酸是為了溶解過程中抑制鐵離子和亞鐵離子的水解，故答案為：抑制鐵鹽水解；
（2）溶液配制是取用固體在燒杯中溶解，用玻璃棒攪拌，轉移到250ml容量瓶中，加水定容，最后用膠頭滴管定容，用到的玻璃儀器為250 mL容量瓶、膠頭滴管；操作Ⅱ是溶液中得到固體，實驗操作是過濾洗滌得到，
故答案為：250 mL容量瓶、膠頭滴管；過濾洗滌；
（3）反應①是溴單質氧化亞鐵離子的反應，反應的離子方程式為：2Fe₂+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-，故答案為：2Fe₂+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；
（4）若坩堝質量是Wg，坩堝與最終灼燒后的固體總質量是W₂ g則生成的氧化鐵質量為（W₂-W₁）g，25ml溶液中鐵元素的質量=，250ml中含有鐵元素質量；所以鐵元素質量分數=×100%=，故答案為：；
（5）反應③是加入M把鐵離子還原為亞鐵離子，最后用高錳酸鉀氧化滴定測定亞鐵離子的物質的量計算含量，加入的M為銅，反應的離子方程式是2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（6）若3次平行滴定實驗，平均消耗c mol/L KMnO₄溶液的體積為d mL，物質的量為cmol/L×d×10^-3L；依據反應的離子方程式，設亞鐵離子物質的量為x：
5Fe²⁺+MnO₄^-+16H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+8H₂O
5 1
x cd×10^-3mol
x=5 cd×10^-3mol
250ml溶液中含鐵元素物質的量為5 cd×10^-2mol
樣品中鐵元素的質量分數=×100%=；
若樣品溶解仍使用鹽酸而不改用稀硫酸，氯離子被高錳酸鉀氧化，消耗高錳酸鉀物質的量增大，則所得樣品中鐵元素的質量分數將偏大；
故答案為：；偏大；
（7）實驗II的設計不足之處是操作過程中Fe²⁺易被空氣中氧氣氧化，會導致x偏�。籆uCl₂溶液的顏色會干擾滴定終點的判斷，
故答案為：實驗Ⅱ操作過程中Fe²⁺易被空氣中氧氣氧化，會導致x偏�。籆uCl₂溶液的顏色會干擾滴定終點的判斷．
分析：（1）測定某氯化鐵與氯化亞鐵的混合物中鐵元素的質量分數x，樣品中加入鹽酸的作用是抑制鐵鹽水解；
（2）依據溶液配制步驟和實驗過程判斷需要的玻璃儀器，操作Ⅱ是溶液中得到沉淀的操作為過濾；
（3）反應①是溴單質氧化亞鐵離子的反應；
（4）若坩堝質量是Wg，坩堝與最終灼燒后的固體總質量是W₂ g則生成的氧化鐵質量為（W₂-W₁）g，依據氧化鐵化學式計算25ml溶液中鐵元素質量，換算250ml中含有鐵元素質量計算含量；
（5）反應③是加入M把鐵離子還原為亞鐵離子，最后用高錳酸鉀氧化滴定測定亞鐵離子的物質的量計算含量；
（6）依據高錳酸鉀和亞鐵離子反應的離子方程式定量關系計算亞鐵離子物質的量，結合溶液體積變化計算原樣品含有的鐵元素物質的量，得到質量分數；若用鹽酸溶液中氯離子也會被高錳酸鉀溶液氧化，增大消耗高錳酸鉀的物質的量，測定結果偏高；
（7）利用亞鐵離子氧化還原滴定實驗測定鐵元素物質的量，過程中亞鐵離子會被空氣中氧氣氧化產生誤差．
點評：本題考查了物質性質的實驗探究實驗設計和實驗操作應用，溶液配制方法步驟，氧化還原滴定的計算應用，實驗分析判斷是解題關鍵，題目難度中等．