Question

某氧化鐵樣品中含有少量的FeSO₄雜質。某同學要測定其中鐵元素的質量分數，他設計了如下方案進行測定，操作流程為：

請根據流程回答：
（1）操作I中配制溶液時，所用到的玻璃儀器除燒杯、量筒、玻璃棒、膠頭滴管以外，還必須有         (填儀器名稱）。
（2）操作II中必須用到的儀器是        。

A．50mL量筒	B．100mL量筒
C．50mL酸式滴定管	D．50mL堿式滴定管

（3）反應①中，加入足量H₂O₂溶液反應的離子方程式                          。
（4）檢驗沉淀中SO₄^2－是否冼滌干凈的操作                                          
                                                                                  。
（5）將沉淀物加熱，冷卻至室溫，用天平稱量坩堝與加熱后固體的總質量為b_lg，再次加熱并冷卻至室溫稱量其質量為b₂g，若b₁—b₂=0.3，還應進行的操作是                 
                                                              。
（6）若坩堝的質量為42.6g，最終坩堝與加熱后同體的總質量為44.8g，則樣品中鐵元素的質量分數=        (保留一位小數）。
（7）另一同學認為上述方案的實驗步驟太繁瑣，他認為，只要將樣品溶于水后充分攪拌，加熱蒸干灼燒稱量即可，請你評價他的這個方案是否可行？        。（填“可行”或“不可行”）

Answer 1

（16分）（1）500mL容量瓶（2分）    （2）C（2分）　　
（3）2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O（3分）
（4）取少量最后一次洗滌液于試管中，加入Ba(NO₃)₂（或BaCl₂）溶液，若無白色沉淀，則沉淀洗凈（2分）
（5）繼續加熱，冷卻至室溫、稱量，直至兩次連續稱量質量差不0.1g（2分）
（6）55.0%（3分）   （7）不可行（2分）

解析試題分析：（1）根據配制一定物質的量濃度溶液的方法可知，配制500.00mL溶液先后需要燒杯、量筒、玻璃棒、500mL容量瓶、膠頭滴管等儀器；（2）量筒的精確度一般為0.1mL，滴定管的精確度一般為0.01mL，Fe₂O₃+3H₂SO₄(過量)=Fe₂(SO₄)₃+3H₂O，硫酸鐵、硫酸亞鐵和硫酸的混合溶液顯酸性，量取50.00mL酸性溶液應該選擇50mL酸式滴定管，故只有C正確；（3）雙氧水是常用綠色氧化劑，其目的是將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，根據化合價升降總數、電荷總數、原子個數守恒可知：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；（4）H⁺+NH₃?H₂O= H₂O +NH₄⁺、Fe³⁺+3NH₃?H₂O=Fe(OH)₃↓+3NH₄⁺，Fe(OH)₃沉淀表面吸附著可溶性的硫酸銨、氨水，由于SO₄^2―+Ba²⁺=BaSO₄↓，因此常用可溶性鋇鹽溶液檢驗SO₄^2―是否洗滌干凈；（5）2Fe(OH)₃Fe₂O₃+3H₂O，若b₁、b₂幾乎相等，說明Fe(OH)₃沉淀幾乎完全分解為Fe₂O₃固體，若b₁—b₂=0.3，說明Fe(OH)₃沉淀沒有徹底分解，因此需要對盛有Fe(OH)₃沉淀的坩堝進行多次加熱、在干燥器中冷卻、稱量并記錄質量，直至稱量質量幾乎相等；（6）先求氧化鐵的質量，m(Fe₂O₃)=44.8g—42.6g=2.2g；再求鐵元素的質量，Fe₂O₃=2Fe+3O，則m(Fe)= m(Fe₂O₃)×112/160=（44.8g—42.6g）×112/160；根據鐵元素質量守恒可知，50.00mL待測液中m(Fe)=（44.8g—42.6g）×112/160，則500.00mL待測液中m(Fe)=（44.8g—42.6g）×112/160×500.00mL/50.00mL；根據鐵元素質量守恒可知，28.0g樣品中m(Fe)=（44.8g—42.6g）×112/160×500.00mL/50.00mL；最后求樣品中鐵元素的質量分數，w(Fe)=" m(Fe)/" m(樣品)×100%=（44.8g—42.6g）×112/160×500.00mL/50.00mL÷28.0g×100%=55.0%；（7）樣品中Fe₂O₃難溶于水，FeSO₄易溶于水，加熱能促進FeSO₄水解生成Fe(OH)₂、H₂SO₄，Fe(OH)₂易被氧化為Fe(OH)₃，H₂SO₄難揮發，Fe(OH)₃與H₂SO₄易發生中和反應生成Fe₂(SO₄)₃、H₂O，蒸干灼燒不能使Fe₂(SO₄)₃溶液分解為Fe₂O₃，故該方案不可行。
考點：考查化學實驗和工藝流程題，涉及溶液配置、儀器使用、除雜原理、沉淀洗滌、數據處理、實驗方案的設計和評價等問題。