Question

【题目】某化学兴趣小组测定某Fe2(SO4)3样品(只含少量FeCl2杂质)中铁元素的质量分数，按以下实验步骤进行操作：

①称取ag样品，置于烧杯中；

②加入50 mL 1.0 mol/L稀硫酸和一定量的蒸馏水，使样品溶解，然后准确配制成250.0 mL溶液；

③量取25.0 mL步骤②中配得的溶液，置于烧杯中，加入适量的氯水，使反应完全；

④加入过量氨水，充分搅拌，使沉淀完全；

⑤过滤，洗涤沉淀；

⑥将沉淀转移到某容器内，加热、搅拌，直到固体由红褐色全部变为红棕色后，在干燥器中冷却至室温后，称量；

⑦……

请根据上面叙述，回答：

（1）上图所示仪器中，本实验步骤①②③中必须用到的仪器有E和________(填字母)。

（2）步骤②中：配制50 mL，1.0 mol/L稀H2SO4需要98%(密度1.84 g/cm3)的浓H2SO4体积为________ mL，量取该体积的浓H2SO4用到量筒规格是________。

（3）样品中的杂质Fe2＋有较强的还原性，完成并配平下列反应的离子方程式Fe2＋＋ClO2＋===Fe3＋＋Cl－＋H2O__________________，从理论上分析，上述实验中若将氯水改为ClO2时，对实验结果的影响是__________(填“偏大”“偏小”或“不影响”)，等物质的量ClO2与Cl2的氧化效率之比为__________。

（4）第⑥步的操作中，将沉淀物转移到________(填仪器名称)中加热，冷却到室温，称量其质量为m1g，再次加热并冷却至室温称量其质量为m2g，若m1与m2差值较大，接下来的操作应当是________________。

(5)若步骤⑥不在干燥器中冷却，则测定的铁元素的质量分数会________(填“偏大”“偏小”或“不影响”)；若容器质量是W1g，最终容器和固体的总质量是W2g，则样品中铁元素的质量分数为________(列出算式，不需化简)。

Answer 1

【答案】CFG 2.7 10 mL 5　1　4H＋===5　1　2 不影响 5∶2 坩埚 继续加热，放置干燥器中冷却，称量，至最后两次称得的质量差不超过0.1 g(或恒量)为止 偏大 ×2×56 g/mol×÷ag×100%

【解析】

（1）根据各仪器的作用选取仪器；
（2）依据硫酸溶液稀释溶质物质的量不变计算所需溶液体积；
（3）依据氧化还原反应电子守恒、原子守恒配平离子方程式；还原剂一定，需要的氧化剂可以是氯气或氯酸钠，还原剂失电子数一定，氧化剂改变不影响计算结果，氧化剂的氧化率是得到电子数之比；
（4）若步骤⑥不在干燥器中冷却，会吸收空气中的水蒸气，称量的质量增大，则测定的铁元素的质量分数偏高；沉淀加热直到固体由红褐色全部变为红棕色，干燥称量至恒重的标准是两次称量质量不超过0.1g；

（5）若步骤⑥不在干燥器中冷却，会吸收空气中的水蒸气，称量的质量增大，则测定的铁元素的质量分数偏大

（1）称量药品用天平，氯化铁和氯化亚铁的水溶液都呈酸性，所以准确量取25.00mL步骤②中配得的溶液用酸式滴定管，配制一定物质的量浓度的溶液用容量瓶，故答案为：CFG；
（2）配制50mL，1.0mol/L稀H2SO4需要98%（密度1.84g/cm3）的浓H2SO4体积为设为Vml，依据稀释前后溶液溶质物质的量不变， =0.05L×1.0mol/L，V=2.7ml，所以用到的量筒规格为10ml；

（3）反应中，亚铁离子变化为铁离子，二氧化氯中氯元素化合价从+4价变化为-1价，变化5价，电子转移最小公倍数为5，依据电子守恒和原子守恒配平得到离子方程式为：5Fe2++ClO2+4H+═5Fe3++Cl-+2H2O；从理论上分析，上述实验中若将氯水改为ClO2时对实验无影响，不同的是氧化剂不同，同量还原性物质被氧化需要失去电子相同；等物质的量的ClO2与Cl2的氧化效率之比为转移电子数之比，ClO2～Cl-～5e-，Cl2～2Cl-～2e-，所以1molClO2与Cl2的氧化效率之比为5：2；
（4）固体应放在坩埚中进行加热；若m1与m2差值较大，将继续加热，冷却，称量，至最后两次的质量差不超过0.1g为止，故答案为：增大；继续加热，冷却，称量，至最后两次的质量差不超过0.1g为止；

（5）若步骤⑥不在干燥器中冷却，会吸收空气中的水蒸气，称量的质量增大，则测定的铁元素的质量分数偏大；因铁元素质量守恒，即红棕色固体中的铁就是样品中铁，Fe2O3中铁元素的质量为（W2-W1）g，样品中铁元素的质量分数是×2×56 g/mol×ag×100%；