Question

17．現有某硫酸鐵與硫酸亞鐵的混合物，某興趣小組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，回答下列問題
（1）實驗I所用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，還必須有250mL容量瓶（填儀器名稱）
（2）請寫出加入溴水發生反應的離子方程式2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-．
（3）稱量紅棕色固體B的質量為m克，則樣品中鐵元素的質量分數為$\frac{7m}{a}$×100%．
（4）有的同學提出還可以采取以下方法來測定：

①溶解樣品改用過量硫酸的原因為鹽酸中的Cl^-對KMnO₄溶液滴定有干擾．
②選擇的過量還原劑不能用鐵，原因為Fe與硫酸反應生成Fe²⁺影響鐵元素質量分數的測定．
③寫出酸性條件下用KMnO₄滴定的離子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
④用滴定管裝KMnO₄溶液后如尖嘴部位有氣泡，滴定后氣泡消失，所測得混合中Fe的含量偏大（填：偏大、偏小、無影響）

Answer 1

分析 （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Br₂具有氧化性，能氧化Fe²⁺寫出反應的離子方程式； 
（3）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；
（4）①溶解樣品若用鹽酸，用高錳酸鉀若用滴定時會氧化氯離子，影響實驗測定結果；
②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；
③酸性條件下高錳酸根離子將亞鐵離子氧化成鐵離子，同時被還原生成錳離子；
④尖嘴部位有氣泡，滴定后氣泡消失，導致消耗的標準液體積偏大，測定的鐵元素的量偏高．

解答 解：（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，所以還缺少250mL的容量瓶，
故答案為：250mL容量瓶；
（2）因Br₂具有氧化性，能氧化Fe²⁺，反應的離子方程式為：2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-，
故答案為：2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；
（3）紅棕色固體中的鐵就是樣品中鐵，根據鐵元素質量守恒，mgFe₂O₃中鐵元素的質量為mg×$\frac{112}{160}$，則250mL配制的溶液中含有鐵元素的質量為：mg×$\frac{112}{160}$×$\frac{250mL}{25mL}$=
7mg，
則樣品中鐵元素的質量分數是：$\frac{7mg}{ag}$×100%=$\frac{7m}{a}$×100%，
故答案為：$\frac{7m}{a}$×100%；
（4）①高錳酸鉀具有強氧化性，加入鹽酸，溶液中的氯離子會被氧化，多消耗高錳酸鉀，產生實驗測定誤差，所以溶解樣品不能用鹽酸，應該用硫酸，
故答案為：鹽酸中的Cl^-對KMnO₄溶液滴定有干擾；
②還原劑不能用鐵，因為有貼分會和過量硫酸反應生成硫酸亞鐵，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：Fe與硫酸反應生成Fe²⁺影響鐵元素質量分數的測定；
③酸性條件下用KMnO₄滴定，亞鐵離子被氧化成鐵離子，反應的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
④用滴定管裝KMnO₄溶液后如尖嘴部位有氣泡，滴定后氣泡消失，導致計算出消耗的酸性高錳酸鉀溶液的體積偏大，所測得混合中Fe元素的物質的量偏大，則計算出的鐵元素的含量偏大，
故答案為：偏大．

點評 本題考查了探究物質組成、測量物質含量的方法，題目難度中等，明確實驗目的及實驗原理為解答關鍵，注意配制的溶液與實驗中所取溶液體積關系，為易錯點，試題培養了學生的化學實驗能力．