Question

3．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，按如圖步驟進行實驗：

請根據以上流程，回答下列問題：
（1）樣品溶解過程中加入少量濃鹽酸的目的是抑制亞鐵離子和鐵離子的水解．
操作Ⅰ所用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還必須有膠頭滴管和250mL容量瓶；（填儀器名稱）
操作Ⅱ中可用的玻璃儀器是酸式滴定管或移液管．（填儀器名稱）
（2）請寫出加入氨水發生的離子反應方程式Fe³⁺+3NH₃+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（3）沉淀洗滌的方法是向過濾器中加蒸餾水至沉淀表面浸沒，自然濾出，重復此操作2-3次．
（4）將沉淀物灼燒，冷卻到室溫，用天平稱量其質量為b₁ g，再次灼燒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繼續加熱，冷卻至室溫時，稱量，直至兩次連續稱量質量差不超過0.1g．
若蒸發皿質量是W₁g，蒸發皿與加熱后固體總質量是W₂g，則樣品中鐵元素的質量分數是$\frac{7（W{\;}_{2}-{W}_{1}）}{a}$．

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、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，
（1）氯化亞鐵和氯化鐵的混合物溶于水時，鐵離子水解會產生成氫氧化鐵，所以加鹽酸可以抑制其水解，操作Ⅰ是配制250mL溶液，操作中是從配制得的溶液中精確量取25mL溶液，據此判斷儀器；
（2）加入氨水主要作用是將鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，根據電荷守恒和元素書寫離子方程式；
（3）沉淀洗滌的方法是向過濾器中加蒸餾水至沉淀表面浸沒，自然濾出，重復此操作2-3次；
（4）兩次連續稱量的質量相差不能超過0.1g才能說明分解完全，故應繼續加熱并稱量；加熱分解所得的物質是Fe₂O₃，其質量為（W₂-W₁）g，由于去25mL溶液，故250mL溶液可以得到Fe₂O₃質量為10（W₂-W₁）g，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）氯化亞鐵和氯化鐵的混合物溶于水時，鐵離子水解會產生成氫氧化鐵，所以加鹽酸可以抑制其水解，操作Ⅰ是配制250mL溶液，所用到的玻璃儀器除燒杯、玻璃棒外，還必須有膠頭滴管和250 mL容量瓶，操作中是從配制得的溶液中精確量取25mL溶液，所以要用酸式滴定管或移液管，
故答案為：抑制亞鐵離子和鐵離子的水解；膠頭滴管和250 mL容量瓶； 酸式滴定管或移液管；
（2）加入氨水主要作用是將鐵離子生成氫氧化鐵沉淀，反應的離子方程式為Fe³⁺+3NH₃+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案為：Fe³⁺+3NH₃+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）沉淀洗滌的方法是向過濾器中加蒸餾水至沉淀表面浸沒，自然濾出，重復此操作2-3次，
故答案為：向過濾器中加蒸餾水至沉淀表面浸沒，自然濾出，重復此操作2-3次；
（4）兩次連續稱量的質量相差不能超過0.1g才能說明分解完全，故應繼續加熱并稱量，
250mL溶液可以得到Fe₂O₃質量為10（W₂-W₁）g，鐵元素的質量為10（W₂-W₁）g×$\frac{112}{160}$=7（W₂-W₁）g，所以原氧化鐵樣品中鐵元素的質量分數$\frac{7（W{\;}_{2}-{W}_{1}）}{a}$，
故答案為：繼續加熱，冷卻至室溫時，稱量，直至兩次連續稱量質量差不超過0.1g；$\frac{7（W{\;}_{2}-{W}_{1}）}{a}$．

點評 本題考查溶液配制、沉淀的洗滌、對實驗操作的理解與實驗方案的評價、化學計算等，難度中等，清楚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．