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(jìn)行了實驗（以下數(shù)據(jù)為多次平行實驗測定結(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，測得生成氫氣的體積為580mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）；

方案二：將 g鐵片完全溶解于過量稀硫酸中，將反應(yīng)后得到的溶液用0.02000mol·L^-1

的KMnO₄溶液滴定，達(dá)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(xué)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(jù)方案一和方案二測定的結(jié)果計算，鐵片中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次為　　　　　　和

　　　　　　；（鐵的相對原子質(zhì)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(jié)果的準(zhǔn)確性做出判斷和分析。

①方案一　　　　　（填“準(zhǔn)確”“不準(zhǔn)確”“不一定準(zhǔn)確”），理由是　　　　　　　；

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

Answer 1

【答案】

(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(zhǔn)確      如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)并能生成氫氣的其他金屬，會導(dǎo)致結(jié)果偏高；如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)而溶解、但不產(chǎn)生氫氣的鐵的氧化物，會導(dǎo)致結(jié)果偏低；如果上述情況均不存在，則結(jié)果準(zhǔn)確

②不一定準(zhǔn)確      如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)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(dǎo)致結(jié)果偏高；如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)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(dǎo)致結(jié)果偏低；如果上述情況均不存在，則結(jié)果準(zhǔn)確

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

方案一準(zhǔn)確，因為鐵片中不存在能與稀硫酸反應(yīng)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(zhǔn)確，如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣的其他金屬，會導(dǎo)致結(jié)果偏高；如果存在與稀硫酸反應(yīng)而溶解、但不產(chǎn)生氫氣的鐵的氧化物，會導(dǎo)致結(jié)果偏低

方案二準(zhǔn)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(zhǔn)確，如果鐵片中存在與稀硫酸反應(yīng)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(dǎo)致結(jié)果偏高；如果存在與稀硫酸反應(yīng)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(dǎo)致結(jié)果偏低

【解析】本題結(jié)合鐵元素含量測定實驗對氧化還原、滴定實驗、化學(xué)計算及實驗結(jié)果的評價等綜合進(jìn)行考查。

（1）根據(jù)化合價升降法配平如下化學(xué)方程式：

故其化學(xué)計量數(shù)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(yīng)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(jù)題干條件，鐵片中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jié)果進(jìn)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(zhǔn)確”“不準(zhǔn)確”或“不一定準(zhǔn)確”均可，但要相應(yīng)說明結(jié)論的理由，詳見參考答案。