Question

14．某氧化鐵樣品中含有少量的FeSO₄雜質(zhì)．某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)要測定其中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，設(shè)計了如下實(shí)驗(yàn)方案：

（1）寫出加入過量稀硫酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O．
（2）用離子方程式加入雙氧水的目的：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（3）操作3的名稱為過濾．
（4）證明加入氨水已經(jīng)過量的操作是將試紙防止玻璃片，用玻璃棒蘸取溶液與pH試紙上，如試紙變藍(lán)色，說明氨水過量．
（5）若坩堝的質(zhì)量為42.6g，最終坩堝與加熱后的固體的總質(zhì)量為47.0g，則樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55.0%．

Answer 1

分析 氧化鐵樣品中含有少量的雜質(zhì)FeSO₄，加入過量稀硫酸和水溶解反應(yīng)得到硫酸鐵和硫酸亞鐵混合溶液，配制250.00ml溶液，用滴定管量取25ml溶液加入過氧化氫氧化亞鐵離子，加入過量氨水沉淀鐵離子，過濾洗滌得到氫氧化鐵沉淀，灼燒得到紅棕色固體為氧化鐵，
（1）氧化鐵與稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水；
（2）雙氧水是常用綠色氧化劑，其目的是將硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵；
（3）操作3用于分離固體和液體；
（4）如氨水過量，則溶液呈堿性，可用pH試紙測量；
（5）先求氧化鐵的質(zhì)量，m（Fe₂O₃）=47.0g-42.6g=4.4g；再求鐵元素的質(zhì)量，m（Fe）=m（Fe₂O₃）×$\frac{112g}{160g/mol}$=（47.0g-42.6g）×$\frac{112g}{160g/mol}$=3.08g；
根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒可知，25.00mL待測液中m（Fe）=3.08g，則250.00mL待測液中m（Fe）=（47.0g-42.6g）×$\frac{112g}{160g/mol}$×$\frac{250}{25}$；
根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒可知，28.0g樣品中m（Fe）=（44.8g-42.6g）×$\frac{112g}{160g/mol}$×$\frac{500}{50}$=30.8g，最后求樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：氧化鐵樣品中含有少量的雜質(zhì)FeSO₄，加入過量稀硫酸和水溶解反應(yīng)得到硫酸鐵和硫酸亞鐵混合溶液，配制250.00ml溶液，用滴定管量取25ml溶液加入過氧化氫氧化亞鐵離子，加入過量氨水沉淀鐵離子，過濾洗滌得到氫氧化鐵沉淀，灼燒得到紅棕色固體為氧化鐵
（1）氧化鐵與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）由于加雙氧水的目的就是讓+2價鐵變?yōu)?3價，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）操作3用于分離固體和液體，為過濾操作，故答案為：過濾；
（4）如氨水過量，則溶液呈堿性，可用pH試紙測量，方法是將試紙防止玻璃片，用玻璃棒蘸取溶液與pH試紙上，如試紙變藍(lán)色，說明氨水過量，也可滴加硫酸鐵溶液，觀察是否生成紅褐色沉淀，
故答案為：將試紙防止玻璃片，用玻璃棒蘸取溶液與pH試紙上，如試紙變藍(lán)色，說明氨水過量；
（5）先求氧化鐵的質(zhì)量，m（Fe₂O₃）=47.0g-42.6g=4.4g；再求鐵元素的質(zhì)量，m（Fe）=m（Fe₂O₃）×$\frac{112g}{160g/mol}$=（47.0g-42.6g）×$\frac{112g}{160g/mol}$=3.08g；
根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒可知，25.00mL待測液中m（Fe）=3.08g，則250.00mL待測液中m（Fe）=（47.0g-42.6g）×$\frac{112g}{160g/mol}$×$\frac{250}{25}$；
根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒可知，28.0g樣品中m（Fe）=（44.8g-42.6g）×$\frac{112g}{160g/mol}$×$\frac{500}{50}$=30.8g；
w（Fe）=$\frac{m（Fe）}{m（樣品）}$×100%=$\frac{30.8g}{56.0g}$×100%=55.0%，
故答案為：55.0%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)組成的分析判斷，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)和計算能力的考查，實(shí)驗(yàn)探究方法和實(shí)驗(yàn)過程分析，元素守恒的計算應(yīng)用，誤差分析和量具的精確度理解，題目難度中等．