Question

某氯化亚铁和氯化铁的混合物。现要测定其中铁元素的质量分数，按以下步骤进行实验：

Ⅰ．请根据上面流程，回答以下问题：
（1）操作I所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须有        、        。（填仪器名称）
（2）请写出加入溴水发生的离子反应方程式                                。
（3）将沉淀物加热、灼烧，冷却至室温，用天平称量其质量为b₁ g，再次加热并冷却至室温称量其质量为b₂ g，若b₁－b₂＝0.3g，则接下来还应进行的操作是                    ；蒸发皿质量是W₁ g，蒸发皿与加热后固体总质量是W₂ g，则样品中铁元素的质量分数是              。                  
Ⅱ．有同学提出，还可以采用以下方法来测定：

（1）溶解样品改用了硫酸，而不再用盐酸，为什么                        ；
（2）选择的还原剂是否能用铁           （填“是”或“否”），原因是：            
                                                                       ；
（3）若滴定用掉c mol?L^-1 KMnO₄溶液b mL，则样品中铁元素的质量分数是：        。

Answer 1

Ⅰ．（1）250mL容量瓶（1分）、胶头滴管（1分）
（2）2Fe ²⁺＋ Br₂＝ 2Fe ³⁺＋ 2Br^－（2分）
（3）再次加热冷却并称量，直至两次质量差小于0.1g（1分）
铁元素的质量分数是（2分）
Ⅱ．（1）过量的盐酸对后面KMnO₄的滴定有干扰（2分）
（2）否（1分）如果用铁做还原剂，自身的氧化产物是Fe²⁺；且会与过量的硫酸反应生成Fe²⁺，干扰铁元素的测定（2分，答出一个原因即给2分）
（3）铁元素的质量分数是（2分）

解析试题分析：I、该实验的原理是：先将样品配成一定浓度的溶液，然后取其中的十分之一，加氧化剂将二价铁氧化为三价铁，然后加碱使铁生成氢氧化铁沉淀，灼烧沉淀使其变为氧化物，通过称量氧化物的质量计算出铁的质量，进而得出铁的质量分数。
（1）配制一定物质的量浓度的溶液所需仪器除了烧杯、玻璃棒外，还需要胶头滴管和容量瓶，由框图中溶液体积为250.00mL，故容量瓶要注明规格。
（2）加入溴水的目的是将二价铁氧化为三价铁，故反应为：2Fe ²⁺＋ Br₂＝ 2Fe ³⁺＋ 2Br^－。
（3）将物质灼烧至恒重的标准是灼烧后连续两次称量质量差小于0.1g，但b₁－b₂＝0.3g，因此还需要继续灼烧，直至两次质量差小于0.1g。灼烧后的固体为Fe₂O₃，其质量为：（W₂—W₁）g，其中铁的质量为：，该质量为取样的十分之一，因此原样品中铁的质量分数为：。
II、该实验的原理是将样品配成溶液，将其中的三价铁用还原剂还原为二价铁，取其十分之一，再用酸性高锰酸钾滴定二价铁，通过消耗的高锰酸钾的量计算出样品中铁的质量，进而求出铁的质量分数。
（1）盐酸中的Cl^—具有还原性，可被高锰酸钾氧化，因此要将盐酸换为硫酸。
（2）若用铁作还原剂，发生的反应为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，产生的Fe²⁺会干扰样品中铁的测量。
（3）二价铁被氧化为三价铁，每个Fe失去一个电子，KMnO₄被还原为Mn²⁺，每个KMnO₄得到5个电子，因此铁的物质的量是高锰酸钾物质的量的5倍，即n(Fe)=5×10^-3bcmol，样品中铁的物质的量为5×10^-2bcmol，故样品中铁的质量分数为： =。
考点：考查化学实验常用仪器、基本操作，实验原理，实验流程分析，实验数据处理。