Question

3．為測(cè)試一鐵片中鐵元素的含量，某課外活動(dòng)小組提出下面兩種方案并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)（以下數(shù)據(jù)為多次平行實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)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(cè)得生成氫氣的體積為580mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）；
方案二：將a g鐵片完全溶解于過量稀硫酸中，并配制成250mL溶液，從中取出25.00mL于錐形瓶中，用0.02000mol•L^-1的KMnO₄溶液滴定，達(dá)到終點(diǎn)時(shí)消耗了25.00mL KMnO₄溶液．
請(qǐng)回答下列問題：
（1）配平下面的化學(xué)方程式（將有關(guān)的化學(xué)計(jì)量數(shù)填入答題卡的橫線上）：
□KMnO₄+□FeSO₄+□H₂SO₄=□Fe₂（SO₄）₃+□MnSO₄+□K₂SO₄+□H₂O
（2）取用FeSO₄溶液時(shí)，需要用到儀器是酸式滴定管
（3）用KMnO₄溶液進(jìn)行滴定時(shí)，可選用指示劑是不需要指示劑（如果你認(rèn)為不需要指示劑，該空可以不填），判斷KMnO₄與FeSO₄恰好反應(yīng)的依據(jù)是加入最后一滴KMnO₄溶液，KMnO₄溶液紫色不再褪去，且半分鐘顏色不變；
（4）根據(jù)方案一和方案二測(cè)定的結(jié)果計(jì)算，鐵片中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為$\frac{1.45}{a}$和$\frac{1.40}{a}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)得失電子數(shù)目相等結(jié)合質(zhì)量守恒定律配平；
（2）橡膠可以被酸性物質(zhì)和強(qiáng)氧化性物質(zhì)腐蝕；
（3）滴定時(shí)，加入最后一滴KMnO₄溶液，KMnO₄溶液紫色不再褪去，且半分鐘顏色不變，說明滴定到終點(diǎn)，據(jù)此分析；
（4）根據(jù)方案一：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，方案二：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄=5Fe₂（SO₄）₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O反應(yīng)的化學(xué)方程式計(jì)算．

解答 解：（1）元素的化合價(jià)變化為：Mn：+7→+2，改變數(shù)為5，F(xiàn)e：+2→+3，改變數(shù)為1，根據(jù)化合價(jià)升降的總數(shù)相等可知，
KMnO₄與FeSO₄的化學(xué)計(jì)量數(shù)比值為1：5，然后根據(jù)質(zhì)量守恒配平化學(xué)方程式，配平后的化學(xué)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(jù)橡膠的性質(zhì)，可以被酸性物質(zhì)和強(qiáng)氧化性物質(zhì)腐蝕，所以取用FeSO₄溶液時(shí)，需要用到儀器是酸式滴定管，
故答案為：酸式滴定管；
（3）滴定時(shí)，加入最后一滴KMnO₄溶液，KMnO₄溶液紫色不再褪去，且半分鐘顏色不變，說明滴定到終點(diǎn)，所以不需要用指示劑，KMnO₄與FeSO₄恰好反應(yīng)的依據(jù)是加入最后一滴KMnO₄溶液，KMnO₄溶液紫色不再褪去，且半分鐘顏色不變，
故答案為：不需要指示劑；加入最后一滴KMnO₄溶液，KMnO₄溶液紫色不再褪去，且半分鐘顏色不變；
（4）方案一：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，n（H₂）=n（Fe）=$\frac{580}{22400}$mol，
m（Fe）=$\frac{580}{22400}$mol×56g/mol=1.45g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（Fe）$\frac{1.45}{a}$；
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×$\frac{250}{25}$=0.025mol；
m（Fe）=56×0.025g=1.40g，質(zhì)量分?jǐn)?shù)w（Fe）=$\frac{1.40}{a}$；
故答案為：$\frac{1.45}{a}$； $\frac{1.40}{a}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的組成和含量的測(cè)量，題目較為綜合，難度較大，注意把握實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)原理．本題易錯(cuò)點(diǎn)為（4）．