Question

3．配制某補血劑主要成分是硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•7H₂O），為測定該補血劑中鐵元素的含量，某化學興趣小組設計了兩套實驗方案．
方案一：滴定法（用酸性KMnO₄溶液滴定），主要步驟如下：
①取一定量補血劑樣品，溶解除去不溶物（不損耗鐵元素），并配制成250mL待測溶液；
②量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；
③用酸化的0.0100mol/LKMnO₄溶液滴定至終點，記錄消耗KMnO₄溶液體積，重復一到兩次實驗．
（已知：5Fe ²⁺+MnO₄^-+8H⁺→5Fe ³⁺+Mn²⁺+4H₂O）．
（1）250mL待測溶液時需要的玻璃儀器除燒杯、膠頭滴管外，還需玻棒、250mL容量瓶（填儀器名稱）；滴定時，左手控制滴定管的活塞，右手搖動錐形瓶，眼睛注視錐形瓶內溶液的顏色變化；當看到溶液出現淺紫紅色且保持30s不變時，達滴定終點．
（2）上述實驗中的KMnO₄溶液需要酸化，若分別用下列酸進行酸化，對測定結果的影響是：硝酸偏小，硫酸無影響，鹽酸偏大．（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）
（3）方案二：重量法（將FeSO₄轉化為Fe₂O₃，測定質量），操作流程如下：

步驟①加入1ml稀硫酸的目的是防止亞鐵離子水解．
（4）步驟②是否可以省略不能，理由是Fe²⁺與堿反應后不能保證Fe²⁺全部轉化為Fe³⁺，加熱不能得到純凈的Fe₂O₃，故無法準確計算Fe的含量．
（5）步驟④中重復操作加熱、冷卻、稱量，直到兩次稱量的質量差小于0.1g為止．
（6）假設實驗中鐵元素無損耗，則每片補血劑含鐵元素的質量0.07ag（用含a的代數式表示）．

Answer 1

分析 （1）精確配制250mL待測溶液，配制時需要的儀器有天平、藥匙、玻棒、燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶，據此滴定的操作要求可知，滴定時，左手控制滴定管的活塞，右手搖動錐形瓶，眼睛注視錐形瓶內溶液的顏色變化，當看到溶液出現淺紫紅色且保持30s不變時，達滴定終點；
（2）硝酸有強氧化性，可以減小高錳酸鉀的用量，鹽酸具有還原性，增加了高錳酸鉀的用量，硫酸對實驗沒有影響；
（3）亞鐵離子能水解，溶解時要抑制其水解；
（4）Fe²⁺與堿反應后不能保證Fe²⁺全部轉化為Fe³⁺，加熱不能得到純凈的Fe₂O₃，故無法準確計算Fe的含量；
（5）步驟④中一系列處理是由氫氧化鐵懸濁液最終轉化為氧化鐵，需要過濾、洗滌的氫氧化鐵，然后灼燒生成氧化鐵，冷卻后稱量氧化鐵的質量，為了保證灼燒充分，要使最后得到的固體恒重為止；
（6）根據鐵元素守恒可知ag氧化鐵中鐵元素的質量即為10片補血劑中鐵的質量，據此計算．

解答 解：（1）精確配制250mL待測溶液，配制時需要的玻璃儀器有玻棒、燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶，據此滴定的操作要求可知，滴定時，左手控制滴定管的活塞，右手搖動錐形瓶，眼睛注視錐形瓶內溶液的顏色變化，當看到溶液出現淺紫紅色且保持30s不變時，達滴定終點；
故答案為：玻棒、250mL容量瓶；錐形瓶內溶液的顏色變化；溶液出現淺紫紅色且保持30s不變；
（2）硝酸有強氧化性，可以減小高錳酸鉀的用量，鹽酸具有還原性，增加了高錳酸鉀的用量，硫酸對實驗沒有影響，所以用硝酸酸化會使測定結果偏小，用鹽酸酸化會使測定結果偏大，用硫酸酸化對測定結果無影響，
故答案為：偏小、無影響、偏大；
（3）亞鐵離子能水解，溶解時要抑制其水解，所以加入1ml稀硫酸的目的是防止亞鐵離子水解，
故答案為：防止亞鐵離子水解；
（4）Fe²⁺與堿反應后不能保證Fe²⁺全部轉化為Fe³⁺，加熱不能得到純凈的Fe₂O₃，故無法準確計算Fe的含量，故步驟②不能省略；
故答案為：不能；Fe²⁺與堿反應后不能保證Fe²⁺全部轉化為Fe³⁺，加熱不能得到純凈的Fe₂O₃，故無法準確計算Fe的含量；
（5）步驟④中一系列處理是由氫氧化鐵懸濁液最終轉化為氧化鐵，需要過濾、洗滌的氫氧化鐵，然后灼燒生成氧化鐵，冷卻后稱量氧化鐵的質量為了保證灼燒充分，要使最后得到的固體恒重為止，所以重復操作加熱、冷卻、稱量，直到兩次稱量的質量差小于0.1g為止；
故答案為：兩次稱量的質量差小于0.1g；
（6）ag氧化鐵中鐵元素的質量即為10片補血劑中鐵的質量，所以每片補血劑含鐵元素的質量 $\frac{ag×\frac{112}{160}}{10}$=0.07ag，故答案為：0.07a．

點評 本題考查學生對實驗原理與實驗操作的理解、物質分離提純、元素化合物性質、氧化還原反應滴定、化學計算等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．