Question

8．為測定一置于空氣中的某硫酸酸化的FeSO₄溶液中Fe²⁺被氧化的百分率，某同學(xué)準確量取pH=1（忽略Fe²⁺、Fe³⁺的水解）的FeSO₄溶液200mL，加入過量BaCl₂溶液，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥，得到沉淀28.0g；再另取同樣的FeSO₄溶液200mL，向其中加入過量NaOH溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，待沉淀全部變?yōu)榧t褐色后，過濾、洗滌并灼燒所得固體，最終得固體8.0g．
（1）寫出反應(yīng)中涉及的化學(xué)方程式（至少3個）
（2）通過計算，填寫下表：

c（H+）	c（SO42-）	c（Fe2+、Fe3+）

注：c（Fe²⁺、Fe³⁺）表示Fe²⁺和Fe³⁺的總的物質(zhì)的量的濃度
（3）計算原溶液中Fe²⁺被氧化的百分率．

Answer 1

分析 （1）FeSO₄溶液200mL，加入過量的BaCl₂溶液，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥，得到沉淀27.96g為硫酸鋇沉淀；再另取同樣的FeSO₄溶液200mL，向其中加入過量的NaOH溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，待沉淀全部變?yōu)榧t褐色后，過濾、洗滌并灼燒所得固體，最終得到固體的質(zhì)量為8.00g為Fe₂O₃；
（2）依據(jù)溶液中PH計算氫離子濃度，生成沉淀為硫酸鋇，得到硫酸根離子濃度，追殺哦得到固體為氧化鐵計算物質(zhì)的量結(jié)合鐵元素守恒計算得到鐵元素物質(zhì)的量濃度；
（3）依據(jù)電荷守恒：2C（Fe²⁺）+3C（Fe³⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-），2C（Fe²⁺）+3C（Fe³⁺）=1.1mol/L；元素守恒c（Fe²⁺）、c（Fe³⁺）=0.5mol/L，列式計算鐵離子占鐵元素的百分比．

解答 解：（1）FeSO₄溶液200mL，加入過量的BaCl₂溶液，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥，得到沉淀27.96g為硫酸鋇沉淀，反應(yīng)化學(xué)方程式為：BaCl₂+FeSO₄=BaSO₄↓+FeCl₂；再另取同樣的FeSO₄溶液200mL，向其中加入過量的NaOH溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeCl₂+2NaOH=Fe（OH）₂↓+2NaCl，待沉淀全部變?yōu)榧t褐色后，反應(yīng)為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，過濾、洗滌并灼燒所得固體，最終得到固體的質(zhì)量為8.00g為Fe₂O₃，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+3H₂O；
故答案為：BaCl₂+FeSO₄=BaSO₄↓+FeCl₂，F(xiàn)eCl₂+2NaOH=Fe（OH）₂↓+2NaCl，2Fe（OH）₃$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+3H₂O；
（2）由pH=1得c（H⁺）=0.1mol•L^-1
由SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓得
c（SO₄^2-）=$\frac{\frac{28.0g}{233g/mol}}{0.2L}$=0.6mol•L^-1
因為最終固體物質(zhì)為Fe₂O₃，
所以n（Fe₂O₃）=$\frac{8.0g}{160g/mol}$=0.05mol
據(jù)鐵元素守恒得：
c（Fe²⁺、Fe³⁺）=$\frac{0.05mol×2}{0.2L}$=0.5 mol•L^-1
故答案為：0.1mol/L，0.6mol/L，0.5mol/L；
（3）電荷守恒：2C（Fe²⁺）+3C（Fe³⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-），
2C（Fe²⁺）+3C（Fe³⁺）=1.1mol/L；
c（Fe²⁺）、c（Fe³⁺）=0.5mol/L
c（Fe²⁺）=0.4mol/L
c（Fe³⁺）=0.1mol/L
FeSO₄溶液中Fe²⁺被氧化的百分率：$\frac{0.1mol/L}{0.5mol/L}$；
答：原溶液中Fe²⁺被氧化的百分率為20%．

點評 本題考查了物質(zhì)含量的測定，題目涉及物質(zhì)組成的實驗分析判斷、元素守恒、電解質(zhì)溶液中電荷守恒的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．