Question

14．用如圖所示裝置測定Fe和Fe₂O₃的混合物中單質鐵的質量分數（夾持部分已略去）．稱取Wg樣品置于錐形瓶中，通過分液漏斗加入足量稀硫酸使樣品完全溶解．實驗前量氣管起始讀數為amL，實驗后量氣管的最終讀數為bmL．請回答下列問題：
（1）按如圖完成裝置連接，開始實驗前必須進行的操作是檢查裝置的氣密性．具體方法是將導氣管插到液面以下，用雙手握住錐形瓶外壁（或用熱毛巾加熱試管），導氣管口有氣泡冒出，則說明氣密性良好，無氣泡則說明漏氣或松開雙手，看導管口能否形成一段水柱，若形成一段水柱，則裝置的氣密性良好，否則說明漏氣．
（2）寫出錐形瓶中發生化合反應的離子方程式：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
（3）實驗結束后，錐形瓶內溶液中存在的金屬離子有哪些可能？請根據選項進行填空（表格不一定填完）：
A．鹽酸  B．KSCN溶液  C．酸性KMnO₄溶液   D．H₂O₂溶液

序號	溶液中可能存在的金屬離子	選擇最少種數的試劑，驗證該假設（填字母）
①
②
③

（4）實驗中要對量氣管多次讀數，讀數時應注意：①將實驗裝置恢復到室溫；②上下調節右管，使右管液面高度與測量氣管中液面高度平齊；③視線與凹液面最低處相平．
（5）若樣品與足量稀硫酸反應后滴入KSCN溶液不顯紅色且量氣管讀數b＞a（該實驗條件下  的氣體摩爾體積為V_m）．下列有關單質鐵質量分數的計算過程是否正確？否（填“是”或“否”），理由是混合物中Fe₂O₃與硫酸反應后生成的Fe³⁺可進一步消耗鐵單質．

Answer 1

分析 （1）完成裝置連接，開始實驗前必須進行的操作是檢查裝置的氣密性；裝置氣密性檢驗的原理是：通過氣體發生器與附設的液體構成封閉體系，依據改變體系內壓強時產生的現象（如氣泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）來判斷裝置氣密性的好壞；
（2）錐形瓶中發生的反應有：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe ³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺和Fe+2H⁺=Fe ²⁺+H₂↑，其中化合反應為2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（3）根據題意可知，錐形瓶內溶液中存在的金屬離子只有以下兩種情況：一是只含Fe²⁺，檢驗溶液中只含Fe²⁺時，選用KSCN溶液，其現象是溶液不變紅色．二是既含Fe²⁺又含Fe³⁺，檢驗時取兩份少量的該溶液，向一份溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅，說明含Fe³⁺；向另一份溶液中滴加酸性KMnO₄溶液，紫色褪去，說明含Fe²⁺；
（4）測定氣體體積時要注意壓強對氣體體積的影響，若液面左高右低，會造成右管內氣體壓強偏大，氣體體積偏小，上下調節右管，使右管液面高度與測量氣管中液面高度平齊；
（5）混合物中Fe₂O₃與硫酸反應后生成的Fe³⁺可進一步消耗鐵單質．

解答 解：（1）完成裝置連接，開始實驗前必須進行的操作是檢查裝置的氣密性；一般對瓶內氣體加熱，然后看有無氣泡冒出或冷卻后看導管口是否形成一段水柱；
故答案為：檢查裝置的氣密性；將導氣管插到液面以下，用雙手握住錐形瓶外壁（或用熱毛巾加熱試管），導氣管口有氣泡冒出，則說明氣密性良好，無氣泡則說明漏氣或松開雙手，看導管口能否形成一段水柱，若形成一段水柱，則裝置的氣密性良好，否則說明漏氣；
（2）錐形瓶中發生的反應有：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe ³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺和Fe+2H⁺=Fe ²⁺+H₂↑，其中2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺屬于化合反應；
故答案為：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（3）根據題意可知，錐形瓶內溶液中存在的金屬離子只有以下兩種情況：一是只含Fe²⁺，檢驗溶液中只含Fe²⁺時，選用KSCN溶液，其現象是溶液不變紅色．二是既含Fe²⁺又含Fe³⁺，檢驗時取兩份少量的該溶液，向一份溶液中滴加KSCN溶液，溶液變紅，說明含Fe³⁺；向另一份溶液中滴加酸性KMnO₄溶液，紫色褪去，說明含Fe²⁺，故答案為：

序號	溶液中可能存在 的金屬離子	選擇最少種數的試劑，驗證該 假設（填字母）
①	只有Fe 2+	B
②	既有Fe 3+又有Fe 2+；	BC
③

（4）讀數時應注意：
①將實驗裝置恢復到室溫；②上下調節右管，使右管液面高度與測量氣管中液面高度平齊；③視線與凹液面最低處相平；
故答案為：上下調節右管，使右管液面高度與測量氣管中液面高度平齊；
（5）該計算過程不正確，忽視了錐形瓶中的反應2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，混合物中Fe₂O₃與硫酸反應后生成的Fe³⁺可進一步消耗鐵單質；
故答案為：否；混合物中Fe₂O₃與硫酸反應后生成的Fe³⁺可進一步消耗鐵單質．

點評 本題考查了物質組成的分析判斷，實驗過程分析，氣體體積的量取方法和正確讀數的步驟分析，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．