Question

【題目】某化學興趣小組測定某Fe2(SO4)3樣品(只含少量FeCl2雜質)中鐵元素的質量分數，按以下實驗步驟進行操作：

①稱取ag樣品，置于燒杯中；

②加入50 mL 1.0 mol/L稀硫酸和一定量的蒸餾水，使樣品溶解，然后準確配制成250.0 mL溶液；

③量取25.0 mL步驟②中配得的溶液，置于燒杯中，加入適量的氯水，使反應完全；

④加入過量氨水，充分攪拌，使沉淀完全；

⑤過濾，洗滌沉淀；

⑥將沉淀轉移到某容器內，加熱、攪拌，直到固體由紅褐色全部變為紅棕色后，在干燥器中冷卻至室溫后，稱量；

⑦……

請根據上面敘述，回答：

（1）上圖所示儀器中，本實驗步驟①②③中必須用到的儀器有E和________(填字母)。

（2）步驟②中：配制50 mL，1.0 mol/L稀H2SO4需要98%(密度1.84 g/cm3)的濃H2SO4體積為________ mL，量取該體積的濃H2SO4用到量筒規格是________。

（3）樣品中的雜質Fe2＋有較強的還原性，完成并配平下列反應的離子方程式Fe2＋＋ClO2＋===Fe3＋＋Cl－＋H2O__________________，從理論上分析，上述實驗中若將氯水改為ClO2時，對實驗結果的影響是__________(填“偏大”“偏小”或“不影響”)，等物質的量ClO2與Cl2的氧化效率之比為__________。

（4）第⑥步的操作中，將沉淀物轉移到________(填儀器名稱)中加熱，冷卻到室溫，稱量其質量為m1g，再次加熱并冷卻至室溫稱量其質量為m2g，若m1與m2差值較大，接下來的操作應當是________________。

(5)若步驟⑥不在干燥器中冷卻，則測定的鐵元素的質量分數會________(填“偏大”“偏小”或“不影響”)；若容器質量是W1g，最終容器和固體的總質量是W2g，則樣品中鐵元素的質量分數為________(列出算式，不需化簡)。

Answer 1

【答案】CFG 2.7 10 mL 5　1　4H＋===5　1　2 不影響 5∶2 坩堝 繼續加熱，放置干燥器中冷卻，稱量，至最后兩次稱得的質量差不超過0.1 g(或恒量)為止 偏大 ×2×56 g/mol×÷ag×100%

【解析】

（1）根據各儀器的作用選取儀器；
（2）依據硫酸溶液稀釋溶質物質的量不變計算所需溶液體積；
（3）依據氧化還原反應電子守恒、原子守恒配平離子方程式；還原劑一定，需要的氧化劑可以是氯氣或氯酸鈉，還原劑失電子數一定，氧化劑改變不影響計算結果，氧化劑的氧化率是得到電子數之比；
（4）若步驟⑥不在干燥器中冷卻，會吸收空氣中的水蒸氣，稱量的質量增大，則測定的鐵元素的質量分數偏高；沉淀加熱直到固體由紅褐色全部變為紅棕色，干燥稱量至恒重的標準是兩次稱量質量不超過0.1g；

（5）若步驟⑥不在干燥器中冷卻，會吸收空氣中的水蒸氣，稱量的質量增大，則測定的鐵元素的質量分數偏大

（1）稱量藥品用天平，氯化鐵和氯化亞鐵的水溶液都呈酸性，所以準確量取25.00mL步驟②中配得的溶液用酸式滴定管，配制一定物質的量濃度的溶液用容量瓶，故答案為：CFG；
（2）配制50mL，1.0mol/L稀H2SO4需要98%（密度1.84g/cm3）的濃H2SO4體積為設為Vml，依據稀釋前后溶液溶質物質的量不變， =0.05L×1.0mol/L，V=2.7ml，所以用到的量筒規格為10ml；

（3）反應中，亞鐵離子變化為鐵離子，二氧化氯中氯元素化合價從+4價變化為-1價，變化5價，電子轉移最小公倍數為5，依據電子守恒和原子守恒配平得到離子方程式為：5Fe2++ClO2+4H+═5Fe3++Cl-+2H2O；從理論上分析，上述實驗中若將氯水改為ClO2時對實驗無影響，不同的是氧化劑不同，同量還原性物質被氧化需要失去電子相同；等物質的量的ClO2與Cl2的氧化效率之比為轉移電子數之比，ClO2～Cl-～5e-，Cl2～2Cl-～2e-，所以1molClO2與Cl2的氧化效率之比為5：2；
（4）固體應放在坩堝中進行加熱；若m1與m2差值較大，將繼續加熱，冷卻，稱量，至最后兩次的質量差不超過0.1g為止，故答案為：增大；繼續加熱，冷卻，稱量，至最后兩次的質量差不超過0.1g為止；

（5）若步驟⑥不在干燥器中冷卻，會吸收空氣中的水蒸氣，稱量的質量增大，則測定的鐵元素的質量分數偏大；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，樣品中鐵元素的質量分數是×2×56 g/mol×ag×100%；