Question

8．某氯化鐵樣品含有少量FeCl₂雜質．現要測定其中鐵元素的質量分數，實驗按以下步驟進行：

請根據上面流程，回答以下問題：
（1）操作Ⅰ是配制溶液，所用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還必須有250mL容量瓶、膠頭滴管．（填儀器名稱）
（2）下列操作可能使所配溶液濃度偏小的是①④（填寫序號）．
①未洗滌燒杯和玻璃棒
②定容時俯視容量瓶的刻度線
③配溶液前容量瓶中有少量蒸餾水
④搖勻后，發現液面低于刻度線后繼續加水至凹液面與刻度線相切
（3）請寫出加入氯水發生的離子方程式2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（4）若原樣品質量a為50g，加熱后紅棕色固體質量b為3g，則樣品中鐵元素的質量分數是42%．

Answer 1

分析 本實驗目的是測定鐵的質量分數，采取的方法是使樣品溶解、反應、最終生成氧化鐵，然后通過氧化鐵質量來求鐵的質量分數，
（1）由圖可知，操作I是將加入鹽酸反應的溶液稀釋成250.00mL溶液，故需要100mL的容量瓶，定容需要膠頭滴管；
（2）依據溶液配制過程和實驗步驟分析判斷選項中，各操作對濃度的影響分析判斷
（3）加氯水就是讓+2價鐵變為+3價；
（4）加熱分解所得的物質是Fe₂O₃，其質量為3g，由于用去25mL溶液，故250mL溶液可以得到Fe₂O₃質量為30g，根據化學式計算鐵元素的質量，再利用質量分數的定義計算原氧化鐵樣品中鐵元素的質量分數．

解答 解：（1）由圖可知，操作I是將加入鹽酸反應的溶液稀釋成250.00mL溶液，所用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，需要250mL容量瓶，還需要用膠頭滴管定容，
故答案為：250mL容量瓶、膠頭滴管；
（2）依據溶液配制過程和實驗步驟分析判斷選項，操作可能使所配溶液濃度偏小：
①未洗滌燒杯和玻璃棒，溶質未全部轉移到容量瓶，濃度偏低，故①正確；
②定容時俯視容量瓶的刻度線，容量瓶中水未加到刻度線，濃度偏大，故②錯誤；
③配溶液前容量瓶中有少量蒸餾水對配置溶液濃度無影響，故③錯誤；
④搖勻后，發現液面低于刻度線后繼續加水至凹液面與刻度線相切，溶液濃度稀釋偏小，故④正確；
故答案為：①④；
（3）加氯水就是讓+2價鐵變為+3價，發生反應的離子方程式為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（4）加熱分解所得的物質是Fe₂O₃，其質量為3g，由于用去25mL溶液，故250mL溶液可以得到Fe₂O₃質量為30g，依據鐵元素守恒計算鐵元素的質量分數=$\frac{\frac{30g}{160g/mol}×2×56}{50g}$100%=42%，
故答案為：42%；

點評 本題考查探究物質組成與含量，題目難度中等，涉及溶液配制、離子檢驗、對實驗操作的理解與實驗方案的評價、化學計算等知識，明確測定原理是解題的關鍵，是對所學知識的綜合運用，需要學生具有扎實的基礎與運用知識分析解決問題的能力．