Question

已知某FeCl₃样品中含有少量FeCl₂杂质，某实验小组要测定其中铁元素的质量分数，进行了一系列实验，其操作步骤如图所示：

根据如图所示流程示意图，请回答下列问题：
（1）操作Ⅰ中，在溶解样品时，滴加盐酸的作用是______．
（2）操作Ⅱ中，所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、胶头滴管外，还必须有______（填仪器名称），操作Ⅲ必须用到的仪器是______ （填编号）．
a．50mL烧杯
b．50mL量筒
c．25.00mL滴定管
（3）操作ⅠV中加入过量H₂O₂，将Fe²⁺完全氧化为Fe³⁺，完成并配平该离子方程式：
______Fe²⁺+______H₂O₂+____________=______Fe³⁺+______H₂O．
（4）检验沉淀是否已经洗涤干净的操作步骤是______．
（5）在最后一步操作中，将沉淀物转移到______（填仪器名称）中灼烧、冷却后，用天平称量红棕色固体的质量为m₁g，再次重复操作，称量其质量为m₂g，若m₁-m₂=0.3，则接下来还应进行的操作是______．
（6）若坩埚的质量是W₁g，坩埚与加热后固体的总质量是W₂g，则样品中铁元素的质量分数是______（列出原始计算式）；若称量准确，最终测量的结果偏大，则造成误差的原因可能是______（写出一种原因即可）．

Answer 1

解：（1）由于Fe³⁺易水解，为防止Fe³⁺水解，一般配制氯化铁溶液需要加入盐酸，增强溶液的酸性，抑制Fe³⁺水解，
故答案为：增强溶液的酸性，抑制Fe³⁺水解；
（2）操作Ⅱ中是用固体配制成250mL溶液氯化铁溶液，配制溶液需要用到的仪器有：天平、药匙、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管等，还需要250mL容量瓶；
操作Ⅲ中量取12.50mL溶液，依据精确度，只能选择滴定管，
故答案为：250mL容量瓶；c；
（3）反应中Fe²⁺→Fe³⁺，Fe元素化合价升高1价，共升高1价，H₂O₂→H₂O，O元素化合价由-1价降低为-2价，共降低2价，化合价升降最小公倍数为1，故Fe²⁺的系数为2、H₂O₂的系数为1，根据原子守恒可知H₂O的系数为1、Fe³⁺的系数为2，由电荷守恒与H原子守恒可知，缺项为H⁺，其系数为2，配平后方程式为：2Fe²⁺+1H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：2、1、2H⁺、2、2；
（4）检验沉淀是否洗涤干净，即检验沉淀表面是否存在溶液中的一些离子，即检验沉淀表面是否附着氯离子，具体操作为：取少量最后一次洗出液，滴加硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净，
故答案为：取少量最后一次洗出液，滴加硝酸，再滴加AgNO₃溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净；
（5）移至坩埚中加热，根据两次质量差是否小于0.1g判断加热反应是否完全，若m₁-m₂=0.3＞0.1g，应再次灼烧、冷却称量，直至两次质量差小于0.1g，
故答案为：应再次灼烧、冷却称量，直至两次质量差小于0.1g；
（6）氢氧化铁加热灼烧后生成氧化铁，坩埚质量是W₁，坩埚与加热后固体总质量是W₂，则氧化铁的质量为（W₂-W₁）g，氧化铁中铁元素的质量为（W₂-W₁）g×=g，故样品中铁元素的质量=g×g，样品中铁元素的质量分数为×100%=×100%；
固体加热时未充分反应变为Fe₂O₃，导致W₂偏大，测量误差偏大，
故答案为：×100%；固体加热时未充分反应变为Fe₂O₃．
分析：（1）由于Fe³⁺易水解，为防止Fe³⁺水解，一般配制氯化铁溶液需要加入盐酸；
（2）操作Ⅱ中是用固体配制成250mL溶液氯化铁溶液，配制溶液需要用到的仪器有：天平、药匙、烧杯、玻璃棒、250mL容量瓶、胶头滴管等；
操作Ⅲ中量取12.50mL溶液，依据精确度，只能选择滴定管；
（3）根据化合价升降配平发生氧化还原反应的物质的系数，再根据电荷守恒、原子守恒确定缺项物质并配平其它物质的系数；
（4）检验沉淀是否洗涤干净，即检验沉淀表面是否存在溶液中的一些离子，即检验沉淀表面是否附着氯离子；
（5）移至坩埚中加热，根据两次质量差是否小于0.1g判断加热反应是否完全，若大于0.1g，应再次灼烧、冷却称量，直至两次质量差小于0.1g；
（6）氢氧化铁加热灼烧后生成氧化铁，坩埚质量是W₁，坩埚与加热后固体总质量是W₂，则氧化铁的质量为（W₂-W₁）g．氧化铁中铁元素的质量等于样品中铁元素的质量，进而计算铁元素的质量分数；
根据Fe元素质量分数表达式，判断测量的结果偏大可能原因．
点评：考查学生溶液的配制、对实验原理理解、对实验操作的评价、物质含量的测定、氧化还原反应、化学计算等，难度较大，是对所学知识的综合运用，需要学生具备扎实的基础知识与分析问题、解决问题能力．