Question

某化学兴趣小组测定某FeCl₃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a g样品，置于烧杯中；
②加入适量盐酸和蒸馏水，使样品溶解，然后准确配制成250.00mL溶液；
③量取25.00mL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）图所示仪器中，本实验步骤①②③中必须用到的仪器是E和

CFG

（填字母）．
（2）步骤②中加入盐酸的作用

增强溶液酸性，抑止Fe²⁺Fe³⁺水解；

．
（3）写出步骤④中发生反应的离子方程式

Fe³⁺+3NH₃?H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺

．
（4）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

6

Fe²⁺+

1

ClO₃^-+

6

═

6

Fe³⁺+

1

Cl^-+

3

H₂O
从理论上分析，上述实验中若将氯水改为NaClO₃时，对实验结果造成

无影响

（填偏大、偏小或不影响），等物质的量的NaClO₃与Cl₂的氧化效率之比为

3：1

（5）第⑥步的操作中，将沉淀物转移到

坩埚

（填仪器名称）中加热，冷却至室温，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

继续加热一段时间后，把坩埚放置于干燥器中冷却，再称量，至最后两次称得的质量差不超过0.1g为止

．
（6）本实验需要称量的最少次数是

5

次，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

7(W2-W1)

a

×100%

．（列出算式，不需化简）
（7）已知Cl₂与热的NaOH溶液可发生如下反应：
3Cl₂+6NaOH

△   .

5NaCl+NaClO₃+3H₂O
则Fe³⁺、KClO₃、Cl₂三种物质其氧化性由强到弱的顺序是

KClO₃＞Cl₂＞Fe³⁺

．

Answer 1

分析：（1）根据各仪器的作用选取仪器；
（2）防止FeCl₃和FeCl₂水解分析；
（3）步骤④是铁离子和一水合氨反应生成氢氧化铁沉淀和铵根离子的反应；
（4）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；
（5）沉淀加热直到固体由红褐色全部变为红棕色，固体加热在坩埚中进行；干燥称量至恒重的标准是两次称量质量不超过0.1g；
（6）依据实验步骤分析可知，称量操作为称量样品质量、称量坩埚质量，称量坩埚和沉淀质量，再进行两次称量到恒重，存在过程中称量根据铁元素质量守恒，即红棕色固体（Fe₂O₃）中的铁就是样品中铁，根据质量分数的公式求出铁元素的质量分数；
（7）依据氧化还原反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物分析判断；

解答：解：（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；
故选：C F G；
（2）因FeCl₃和FeCl₂能发生水解；加入盐酸增强溶液酸性，抑止Fe²⁺Fe³⁺水解；
故答案为：增强溶液酸性，抑止Fe²⁺Fe³⁺水解；
（3）步骤④中铁离子和一水合氨反应生成氢氧化铁沉淀和铵根离子的反应，反应的离子方程式为：Fe³⁺+3NH₃?H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
故答案为：Fe³⁺+3NH₃?H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）反应中，亚铁离子变化为铁离子，氯酸跟离子氯元素化合价从+5价变为-1价，变化6价，电子转移最小公倍数为6，依据电子守恒和原子守恒配平得到离子方程式为：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；从理论上分析，上述实验中若将氯水改为NaClO₃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NaClO₃与Cl₂的氧化效率之比为为转移电子数之比，NaClO₃～Cl^-～6e^-，Cl₂～2Cl^-～2e^-，所以1molNaClO₃与Cl₂的氧化效率之比为3：1；
故答案为：6、1、6、6、1、3；无影响；3：1；
（5）将沉淀转移到坩埚内，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，称量制恒重，两次称量数值不超过0.1g；
故答案为：坩埚；继续加热一段时间后，把坩埚放置于干燥器中冷却，再称量，至最后两次称得的质量差不超过0.1g为止；
（6）依据实验步骤分析可知，称量操作为称量样品质量、称量坩埚质量，称量坩埚和沉淀质量，再进行两次称量到恒重，本实验需要称量的最少次数是5次；
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×

112

160

，
样品中铁元素的质量分数是

1120(W2-W1)

160a

×100%=

7(W2-W1)

a

×100%，
故答案为：5，

7(W2-W1)

a

×100%．
（7）6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，Cl₂+2Fe²⁺═2Fe³⁺+2Cl^-；分析反应3Cl₂+6NaOH

△   .

5NaCl+NaClO₃+3H₂O，得到5Cl^-+ClO₃^-+6H⁺═3H₂O+3Cl₂↑氧化剂的氧化性大于氧化产物，则Fe³⁺、KClO₃、Cl₂三种物质其氧化性由强到弱的顺序是KClO₃＞Cl₂＞Fe³⁺；
故答案为：KClO₃＞Cl₂＞Fe³⁺；

点评：本题考查了氧化还原反应的强弱分析，离子方程式配平的电子守恒应用，实验探究物质性质的分析判断，实验基本操作的熟练掌握程度，题目难度中等．