Question

某氧化铁样品中含有少量的杂质FeSO₄．某实验小组同学要测定其中铁元素的质量分数，他们设计了如下方案进行测定，操作流程为：

请根据流程回答：
（1）加入过量的稀硫酸，发生反应的离子方程式

 

；
（2）操作II中量取25.00mL液体需要使用的仪器是

 

；
（3）反应①中，加入足量H₂O₂溶液的目的是

 

；
（4）如何检验加入过氧化氢后，溶液中只有Fe³⁺而没有Fe²⁺，

 

；
（5）检验沉淀是否冼涤干净的操作

 

；
（6）沉淀需在坩埚中灼烧，取用坩埚需用

 

（填仪器名称），将沉淀物加热，冷却至室温，用天平称量坩埚与加热后固体的总质量为b_lg，再次加热并冷却至室温称量其质量为b₂ g，如果b_l-b₂的差值

 

就不需再加热，否则还要加热称量．
（7）若坩埚的质量为42.6g，最终坩埚与加热后固体的总质量为47.0g，则样品中铁元素的质量分数=

 

（保留一位小数）．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：氧化铁样品中含有少量的杂质FeSO₄，加入过量稀硫酸和水溶解反应得到硫酸铁和硫酸亚铁混合溶液，配制250.00ml溶液，用滴定管量取25ml溶液加入过氧化氢氧化亚铁离子，加入过量氨水沉淀铁离子，过滤洗涤得到氢氧化铁沉淀，灼烧得到红棕色固体为氧化铁；
（1）氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁和水；
（2）量筒的精确度一般为0.1mL，滴定管的精确度一般为0.01mL，量取25.00mL酸性溶液应该选择25mL酸式滴定管；
（3）双氧水是常用绿色氧化剂，其目的是将硫酸亚铁氧化为硫酸铁；
（4）取少量加入过氧化氢后的液体，加入KSCN，溶液变红，则含有Fe³⁺，再取少量液体加入MnO₂，有气体放出，则H₂O₂过量，没有Fe²⁺；
（5）H⁺+NH₃?H₂O=H₂O+NH₄⁺、Fe³⁺+3NH₃?H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，Fe（OH）₃沉淀表面吸附着可溶性的硫酸铵、氨水，用可溶性钡盐溶液检验SO₄^2-是否洗涤干净；
（6）取用坩埚需要坩埚钳，2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，若b₁、b₂几乎相等即b_l-b₂≤0.1g，说明Fe（OH）₃沉淀几乎完全分解为Fe₂O₃固体，若b₁-b₂＞0.1，说明Fe（OH）₃沉淀没有彻底分解，因此需要对盛有Fe（OH）₃沉淀的坩埚进行多次加热、在干燥器中冷却、称量并记录质量，直至称量质量几乎相等；
（7）先求氧化铁的质量，m（Fe₂O₃）=47.0g-42.6g=4.4g；再求铁元素的质量，m（Fe）=m（Fe₂O₃）×

112g

160g/mol

=（47.0g-42.6g）×

112g

160g/mol

=3.08g；
根据铁元素质量守恒可知，25.00mL待测液中m（Fe）=3.08g，则250.00mL待测液中m（Fe）=（47.0g-42.6g）×

112g

160g/mol

×

250

25

；
根据铁元素质量守恒可知，28.0g样品中m（Fe）=（44.8g-42.6g）×

112g

160g/mol

×

500

50

=30.8g；
最后求样品中铁元素的质量分数．

解答： 解：（1）氧化铁与稀硫酸反应的离子方程式：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）量筒的精确度一般为0.1mL，滴定管的精确度一般为0.01mL，Fe₂O₃+3H₂SO₄（过量）=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，硫酸铁、硫酸亚铁和硫酸的混合溶液显酸性，量取25.00mL酸性溶液应该选择25mL酸式滴定管，故答案为：25.00mL酸式滴定管；
（3）双氧水是常用绿色氧化剂，其目的是将硫酸亚铁氧化为硫酸铁，故答案为：将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺；
（4）取少量加入过氧化氢后的液体，加入KSCN，溶液变红，则含有Fe³⁺，再取少量液体加入MnO₂，有气体放出，则H₂O₂过量，没有Fe²⁺；
故答案为：取少量加入过氧化氢后的液体，加入KSCN，溶液变红，则含有Fe³⁺，再取少量液体加入MnO₂，有气体放出，则H₂O₂过量，没有Fe²⁺；
（5）H⁺+NH₃?H₂O=H₂O+NH₄⁺、Fe³⁺+3NH₃?H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，Fe（OH）₃沉淀表面吸附着可溶性的硫酸铵、氨水，由于SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，因此常用可溶性钡盐溶液检验SO₄^2-是否洗涤干净，步骤为：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入Ba（NO₃）₂（或BaCl₂）溶液，若无白色沉淀，则沉淀洗净；
故答案为：取少量最后一次洗涤液于试管中，加入Ba（NO₃）₂（或BaCl₂）溶液，若无白色沉淀，则沉淀洗净
（6）取用坩埚需要坩埚钳，2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O，若b₁、b₂几乎相等即b_l-b₂≤0.1g，说明Fe（OH）₃沉淀几乎完全分解为Fe₂O₃固体，若b₁-b₂＞0.1，说明Fe（OH）₃沉淀没有彻底分解，因此需要对盛有Fe（OH）₃沉淀的坩埚进行多次加热、在干燥器中冷却、称量并记录质量，直至称量质量几乎相等；
故答案为：坩埚钳；≤0.1g；
（7）先求氧化铁的质量，m（Fe₂O₃）=47.0g-42.6g=4.4g；再求铁元素的质量，m（Fe）=m（Fe₂O₃）×

112g

160g/mol

=（47.0g-42.6g）×

112g

160g/mol

=3.08g；
根据铁元素质量守恒可知，25.00mL待测液中m（Fe）=3.08g，则250.00mL待测液中m（Fe）=（47.0g-42.6g）×

112g

160g/mol

×

250

25

；
根据铁元素质量守恒可知，28.0g样品中m（Fe）=（44.8g-42.6g）×

112g

160g/mol

×

500

50

=30.8g；
w（Fe）=

m(Fe)

m(样品)

×100%=

30.8g

56.0g

×100%=55.0%，
故答案为：55.0%．

点评：本题考查了物质组成的分析判断，实验探究方法和实验过程分析，元素守恒的计算应用，误差分析和量具的精确度理解，掌握基础是关键，题目难度中等．