Question

某化学研究小组测定某FeCl₃样品（含少量FeCl₂杂质）中铁元素的质量分数，在实验室中按以下步骤进行实验：
①称取a g样品，置于烧杯中；
②取适量盐酸和适量蒸馏水使样品溶解，准确配制成250mL溶液；
③准确量取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将沉淀转移到坩埚内，加热、搅拌，直到固体由红褐色全部变为红棕色，冷却至室温后，称量；
⑦…
请根据上面的叙述回答下列问题：
（1）如图所给仪器中，实验步骤①②③中必须用到的仪器是E和

 

 （填仪器序号）．还缺少的主要仪器名称是

 

（2）步骤④中所发生反应的离子方程式为

 

（3）步骤⑤中洗涤沉淀的操作是：

 

，检验沉淀是否洗净，应向洗涤液中加入几滴

 

 （填写序号）．
①KSCN溶液  ②NaOH溶液  ③AgNO₃溶液  ④酚酞试液
（4）第⑥步的操作中，将沉淀物加热，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，实验至少需重复加热一次的原因是

 

；若m₁与m₂差值较大，其原因可能是①第一次加热

 

，②第二次加热

 

．（各答一种情况即可）．
（5）若坩埚质量是W₁g，最终坩埚和固体的总质量是W₂g，则样品中铁元素的质量分数为

 

．

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：（1）根据各仪器的作用选取仪器；
（2）步骤④中所发生反应是铁离子和一水合氨反应生成氢氧化铁沉淀 的反应；
（3）依据沉淀洗涤的实验方法回答，在过滤装置中加入洗涤的蒸馏水浸没沉淀，使其自然流下，洗涤沉淀；沉淀吸附的是氯离子，用硝酸银溶液可以检验氯离子；
（4）重复加热使验证氢氧化铁是否完全分解；若m₁与m₂ 差值较大，其原因可能是第一次加热不充分、加热过程中有固体溅出等；
（5）根据原子守恒计算铁元素的质量，再根据质量分数公式进行计算．

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，故仪器选C F；
配制一定物质的量浓度的溶液用容量瓶，还缺少的主要仪器名称是配置250ml溶液所需的250mL容量瓶；
故答案为：CF；250mL容量瓶；
（2）步骤④中所发生反应是铁离子和一水合氨反应生成氢氧化铁沉淀 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⁺；
（3）步骤⑤中洗涤沉淀的操作为：沿玻璃棒向过滤器（或漏斗）中的沉淀上加蒸馏水至淹没沉淀，静置使其全部滤出，重复操作2-3次；沉淀吸附氯离子，常用硝酸银溶液检验氯离子，如果产生不溶于稀硝酸的白色沉淀，就证明含有氯离子，故选③；
故答案为：沿玻璃棒向过滤器（或漏斗）中的沉淀上加蒸馏水至淹没沉淀，静置使其全部滤出，重复操作2-3次；③；
（4）实验至少需重复加热一次的原因是验证氢氧化铁是否全部分解，若m₁与m₂ 差值较大，其原因可能是：①第一次加热不够充分导致第二次加热时质量减少较多，②第一次冷却时没有将固体放置于干燥器中冷却，导致第一次减少质量较少，③加热过程中固体溅出或少量固体粘在玻璃棒上导致两者差较大；
故答案为：证明氢氧化铁受热分解完全；不够充分或冷却时没有将固体放置于干燥器中冷却；过程中有固体溅出或温度过高，固体有分解；
（5）若坩埚质量是W₁ g，最终坩埚和固体的总质量是W₂ g，则氧化铁的质量=（W₂-W₁）g，
铁元素的质量分数=

112 160 ×(W2-W1)g

ag

×100%=

700(W2-W1)

a

%，
故答案为：

700(W2-W1)

a

%．

点评：本题考查了探究物质的组成或测量物质的含量，难点是误差分析，根据原子守恒计算铁的质量分数，难度较大．