Question

2．Ⅰ某氯化亞鐵和氯化鐵的混合物．現要測定其中鐵元素的質量分數，按如圖1步驟進行實驗：

請根據如圖1流程，回答以下問題：
（1）操作I所用到的玻璃儀器除燒杯、膠頭滴管、玻璃棒外，還必須有250mL容量瓶．（填儀器名稱）
（2）請寫出加入氯水發生的離子反應方程式2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（3）將沉淀物加熱、灼燒，冷卻至室溫，用天平稱量其質量為b₁ g，再次加熱并冷卻至室溫稱量其質量為b₂ g，若b₁-b₂=0.3g，則接下來還應進行的操作是再次加熱冷卻并稱量，直至兩次質量差小于0.1g；蒸發皿質量是W₁ g，蒸發皿與加熱后固體總質量是W₂ g，則樣品中鐵元素的質量分數是$\frac{1120（{W}_{2}-{W}_{1}）}{160a}$×100%．
Ⅱ有同學提出，還可以采用如圖2方法來測定：
（1）選擇的還原劑是否能用鐵否（填“是”或“否”），原因是：如果用鐵做還原劑，自身的氧化產物是Fe²⁺，且會與過量的硫酸反應生成Fe²⁺，干擾鐵元素的測定；
（2）若滴定用掉c mol•L^-1 KMnO₄溶液b mL，則樣品中鐵元素的質量分數是：$\frac{280bc}{a}%$．

Answer 1

分析 采取的方法是加入鹽酸和水使樣品溶解，在容量瓶中配制250ml溶液，量取25.00ml溶液，加入溴水將亞鐵離子氧化成鐵離子、加入氨水使鐵離子沉淀，過濾將所得氫氧化鐵灼燒最終生成氧化鐵，然后通過氧化鐵質量來求鐵的質量分數，
Ⅰ、（1）根據配制一定物質的量濃度的溶液所需要的儀器有：量筒、膠頭滴管、燒杯、玻璃棒、一定規格的容量瓶；
（2）根據Cl₂具有氧化性，能氧化Fe²⁺；
（3）為了減少誤差，需再次加熱冷卻并稱量，直至兩次質量差小于0.1g；根據鐵元素質量守恒，即紅棕色固體（ Fe₂O₃）中的鐵就是樣品中鐵，根據質量分數的公式求出鐵元素的質量分數；
樣品ag加入過量硫酸和水配制250ml溶液，加入過量還原劑還原過濾取用25ml溶液在酸性條件下用高錳酸鉀溶液滴定，發生反應5Fe²⁺+MnO₄^-+8H+=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
Ⅱ、（1）某氯化鐵與氯化亞鐵的混合物．現要測定其中鐵元素的質量分數，加入鐵做還原劑和過量的硫酸反應生成亞鐵離子，會增加鐵元素的量對測定結果產生誤差；
（2）依據高錳酸鉀和亞鐵離子的氧化還原反應定量關系計算．

解答 解：Ⅰ、（1）因配制一定物質的量濃度的溶液所需要的儀器有：量筒、膠頭滴管、燒杯、玻璃棒、一定規格的容量瓶，操作I所用到的玻璃儀器除燒杯、膠頭滴管、玻璃棒外，還必須有250mL容量瓶，
故答案為：250mL容量瓶；
（2）因氯水中Cl₂具有氧化性，能氧化Fe²⁺：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，為了使Fe³⁺充分沉淀，氨水要過量，
故答案為：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）為了減少誤差，需再次加熱冷卻并稱量，直至兩次質量差小于0.1g；因鐵元素質量守恒，即紅棕色固體中的鐵就是樣品中鐵，Fe₂O₃中鐵元素的質量為（W₂-W₁）g×$\frac{112}{160}$，
樣品中鐵元素的質量分數是$\frac{1120（{W}_{2}-{W}_{1}）}{160a}$×100%，
故答案為：再次加熱冷卻并稱量，直至兩次質量差小于0.1g；$\frac{1120（{W}_{2}-{W}_{1}）}{160a}$×100%；
Ⅱ．（1）還原劑不能用鐵，因為有鐵粉會和過量硫酸反應生成硫酸亞鐵，鐵自身的氧化產物是Fe²⁺，再用高錳酸鉀滴定，多消耗氧化劑產生誤差，干擾原混合物的鐵元素的測定，
故答案為：否；如果用鐵做還原劑，自身的氧化產物是Fe²⁺，且會與過量的硫酸反應生成Fe²⁺，干擾鐵元素的測定；
（2）反應5Fe²⁺+MnO₄^-+8H+=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，依據定量關系計算得到，設鐵元素質量分數為X%，
5Fe²⁺～5Fe³⁺～KMnO₄
5×56                   1
a×X%×$\frac{25.00}{250.0}$       c×b×10^-3  
鐵元素的質量分數是X%=$\frac{280bc}{a}%$，
故答案為：$\frac{280bc}{a}%$．

點評 本題主要考查了鐵元素的質量分數的測定，實驗分析，實驗數據的計算應用，同時考查了實驗知識的分析判斷，題目難度中等．