Question

為測定某補血劑樣品〔主要成分是硫酸亞鐵晶體(FeSO₄·7H₂O)〕中鐵元素的含量，某化學興趣小組設計了兩套實驗方案:
方案一:用酸性KMnO₄溶液滴定測定鐵元素的含量
⑴寫出滴定反應的離子方程式                              。
(2)下列滴定方式中，最合理的是         (夾持儀器略去)(填字母序號〕

(3)實驗前，首先要準確配制一定物質的量濃度的酸性KMnO₄溶液250mL,配制時需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管外，還需_                 (填儀器名稱)。
(4)若某同學取5片補血劑樣品配成100 mL溶液，取20. 00 mL試樣，用濃度為c₁mol·L^-1的KMnO₄溶液滴定，耗去V₁ mL，則每片補血劑含鐵元素的質量_    g(用代數式表示)。
方案二:將FeSO₄轉化為Fe₂O₃，測定質量變化。操作流程如下:

(5)步驟②中用H₂O₂的目的是_            _。
(6)步驟④中一系列操作依次是:過濾、洗滌、_    、冷卻、稱量。
(7)假設實驗無損耗，則每片補血劑含鐵元素的質量為_      g(用含a的代數式表示)。
(8)若某同學設計以原電池的形式實現Fe²⁺至Fe³⁺的轉化，正極通人O₂，電解質溶液為稀硫酸，請寫出正極的電極反應式                 。

Answer 1

（15分（1）5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺＝5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O （2分） （2）B （1分）
（3）50mL容量瓶（2分，不答規格得0分） （4）0.28c₁v₁（2分）
（5）將Fe^2＋氧化成Fe^3＋（2分） （6）灼燒 （1分） （7）0.07a （2分）
（8）O₂＋4e^－＋4H^＋＝2H₂O（2分）

試題分析：（1）酸性高錳酸鉀具有強氧化性，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，MnO₄^－被還原為Mn²⁺，同時生成水，反應離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺＝5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O。
（2）酸性高錳酸鉀具有強氧化性，可以腐蝕橡皮管，應盛放在酸式滴定管內，硫酸亞鐵溶液呈酸性，應盛放在酸式滴定管內，裝置A和C中均是堿式滴定管，所以B最合適。
（3）精確配制一定物質的量濃度的KMnO₄溶液250mL，配制時需要的儀器有天平、藥匙、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶，遠程還缺少250mL容量瓶。
（4）消耗高錳酸鉀得物質的量是0.001c₁v₁mol，根據方程式可知，亞鐵離子的物質的量是0.005c₁v₁mol，則5片補血劑樣品中亞鐵離子的物質的量是0.005c₁v₁mol×＝0.025c₁v₁mol，所以每片補血劑樣品中亞鐵離子的物質的量是0.005c₁v₁mol，因此每片補血劑含鐵元素的質量是0.005c₁v₁mol×56g/mol＝0.28c₁v₁g。
（5）要將亞鐵離子氧化生成鐵離子，則需要加入氧化劑。雙氧水是常用的綠色氧化劑，因此雙氧水的作用是將Fe^2＋氧化成Fe^3＋。
（6）步驟④中一系列處理是由氫氧化鐵懸濁液最終轉化為氧化鐵，需要過濾、洗滌氫氧化鐵，然后灼燒生成的氧化鐵，冷卻后稱量氧化鐵的質量。
（7）根據鐵原子守恒可知，ag氧化鐵中鐵元素的質量即為10片補血劑中鐵的質量，所以每片補血劑含鐵元素的質量為＝0.07ag；
（8）原電池中正極得到電子，發生還原反應。氧氣在正極通入，且溶液顯酸性，所以正極電極反應式為O₂＋4e^－＋4H^＋＝2H₂O。