Question

为测定某补血剂样品[主要成分是硫酸亚铁晶体（FeSO₄?7H₂O）]中铁元素的含量，某化学兴趣小组设计了两套实验方案：

方案一：用酸性KMnO₄溶液滴定测定铁元素的含量
（1）写出滴定反应的离子方程式

 

．
（2）下列滴定方式中，最合理的是

 

 （夹持部分略去）（填字母序号）．

（3）实验前，首先要准确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器除药匙、天平、玻璃棒、烧杯、量筒外，还需

 

（填仪器名称）．
（4）某同学设计以原电池的形式实现Fe²⁺至Fe³⁺的转化，电解质溶液为稀硫酸，请写出负极的电极反应式

 

．
方案二  将FeSO₄转化为Fe₂O₃，测定质量变化，操作流程如图：

（5）步骤②中除用H₂O₂外还可以使用的物质是

 

．
（6）步骤②是否可以省略

 

，理由是

 

．
（7）步骤④中一系列操作依次是：过滤、洗涤、

 

、冷却、称量．
（8）假设实验无损耗，则每片补血剂含铁元素的质量

 

g（用含a的代数式表示）．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验探究和数据处理题,实验设计题

分析：方案一：（1）酸性高锰酸钾具有强氧化性，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，被还原为Mn²⁺，同时生成水；
（2）酸性高锰酸钾具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管内，硫酸亚铁溶液呈酸性，应盛放在酸式滴定管内；
（3）精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器有天平、药匙、玻棒、烧杯、胶头滴管、250mL容量瓶；
（4）原电池负极反应氧化反应，Fe²⁺在负极放电生成Fe³⁺；
方案二：由流程图可知，该实验原理为：将药品中的Fe²⁺形成溶液，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，使Fe³⁺转化为氢氧化铁沉淀，再转化为氧化铁，通过测定氧化铁的质量，计算补血剂中铁元素的含量．
（5）步骤②加入有强氧化性试剂，能将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺；
（6）Fe²⁺与碱反应后不能保证Fe²⁺全部转化为Fe³⁺，加热不能得到纯净的Fe₂O₃，故无法准确计算Fe的含量；
（7）步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁，需要过滤、洗涤的氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量；
（8）根据铁元素守恒可知ag氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁的质量，据此计算．

解答： 解：方案一：（1）酸性高锰酸钾具有强氧化性，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，被还原为Mn²⁺，同时生成水，反应离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（2）酸性高锰酸钾具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管内，硫酸亚铁溶液呈酸性，应盛放在酸式滴定管内，故B最合适，
故答案为：B；
（3）精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器有天平、药匙、玻棒、烧杯、胶头滴管、250mL容量瓶，
故答案为：250mL容量瓶；
（4）原电池负极反应氧化反应，Fe²⁺在负极放电生成Fe³⁺，负极电极反应式为Fe²⁺-e^-═Fe³⁺；
故答案为：Fe²⁺-e^-═Fe³⁺；
方案二：（5）步骤②加入有强氧化性试剂，能将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，除用H₂O₂外还可以使用氯水等；
故答案为：氯水；
（6）Fe²⁺与碱反应后不能保证Fe²⁺全部转化为Fe³⁺，加热不能得到纯净的Fe₂O₃，故无法准确计算Fe的含量，故步骤②不能省略；
故答案为：不能；Fe²⁺与碱反应后不能保证Fe²⁺全部转化为Fe³⁺，加热不能得到纯净的Fe₂O₃，故无法准确计算Fe的含量；
（7）步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁，需要过滤、洗涤的氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量；
故答案为：灼烧；
（8）ag氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁的质量，所以每片补血剂含铁元素的质量

a× 112 160

10

=0.07ag，故答案为：0.07a．

点评：本题考查学生对实验原理与实验操作的理解、物质分离提纯、元素化合物性质、氧化还原反应滴定、化学计算等，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．