Question

14．某氧化铁样品中含有少量的FeSO₄杂质．某实验小组同学要测定其中铁元素的质量分数，设计了如下实验方案：

（1）写出加入过量稀硫酸发生反应的离子方程式：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）用离子方程式加入双氧水的目的：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）操作3的名称为过滤．
（4）证明加入氨水已经过量的操作是将试纸防止玻璃片，用玻璃棒蘸取溶液与pH试纸上，如试纸变蓝色，说明氨水过量．
（5）若坩埚的质量为42.6g，最终坩埚与加热后的固体的总质量为47.0g，则样品中铁元素的质量分数为55.0%．

Answer 1

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）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；
（3）操作3用于分离固体和液体；
（4）如氨水过量，则溶液呈碱性，可用pH试纸测量；
（5）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）×$\frac{112g}{160g/mol}$=（47.0g-42.6g）×$\frac{112g}{160g/mol}$=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）×$\frac{112g}{160g/mol}$×$\frac{250}{25}$；
根据铁元素质量守恒可知，28.0g样品中m（Fe）=（44.8g-42.6g）×$\frac{112g}{160g/mol}$×$\frac{500}{50}$=30.8g，最后求样品中铁元素的质量分数．

解答 解：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的离子方程式：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）由于加双氧水的目的就是让+2价铁变为+3价，反应的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）操作3用于分离固体和液体，为过滤操作，故答案为：过滤；
（4）如氨水过量，则溶液呈碱性，可用pH试纸测量，方法是将试纸防止玻璃片，用玻璃棒蘸取溶液与pH试纸上，如试纸变蓝色，说明氨水过量，也可滴加硫酸铁溶液，观察是否生成红褐色沉淀，
故答案为：将试纸防止玻璃片，用玻璃棒蘸取溶液与pH试纸上，如试纸变蓝色，说明氨水过量；
（5）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）×$\frac{112g}{160g/mol}$=（47.0g-42.6g）×$\frac{112g}{160g/mol}$=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）×$\frac{112g}{160g/mol}$×$\frac{250}{25}$；
根据铁元素质量守恒可知，28.0g样品中m（Fe）=（44.8g-42.6g）×$\frac{112g}{160g/mol}$×$\frac{500}{50}$=30.8g；
w（Fe）=$\frac{m（Fe）}{m（样品）}$×100%=$\frac{30.8g}{56.0g}$×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，为高频考点，侧重于学生的分析、实验和计算能力的考查，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，题目难度中等．