Question

为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验（以下数据为多次平行实验测定结果的平均值）：
方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580mL（标准状况）；
方案二：将

a

10

 g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.02000mol?L^-1的KMnO₄溶液滴定，达到终点时消耗了25.00mL KMnO₄溶液．请回答下列问题：
（1）配平下面的化学方程式（将有关的化学计量数填入答题卡的横线上）：

2

KMnO₄+

10

FeSO₄+

8

H₂SO₄=

5

Fe₂（SO₄）₃+

2

MnSO₄+

1

K₂SO₄+

8

H₂O
（2）在滴定实验中不能选择

碱

式滴定管．
（3）根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为

1.45

a

和

1.40

a

；
（4）若排除实验仪器和操作的影响因素，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析．
①方案一不准确理由是

如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；铁片中存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确

；
②方案二

不一定准确

（填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由是

如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe³⁺离子在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确

．

Answer 1

分析：（1）根据氧化还原反应得失电子数目相等结合质量守恒定律配平；
（2）橡胶可以被酸性物质和强氧化性物质腐蚀；
（3）根据反应的化学方程式计算；
（4））①方案一：如金属不纯，存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；含有不生成氢气的氧化物，会导致结果偏低；
②方案二不一定准确，如含有其它还原性金属，在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe³⁺离子在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低．

解答：解：（1）元素的化合价变化为：Mn：+7→+2，改变数为5，Fe：+2→+3，改变数为1，根据化合价升降的总数相等可知，
KMnO₄与FeSO₄的化学计量数比值为1：5，然后根据质量守恒配平化学方程式，配平后的化学方程式为
2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄=5Fe₂（SO₄）₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O，
故答案为：2，10，8，5，2，1，8； 
（2）根据橡胶的性质，可以被酸性物质和强氧化性物质腐蚀，所以滴定时量取KMnO₄溶液用酸式滴定管，
故答案为：碱；
（3）方案一：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，n（H₂）=n（Fe）=580/22400mol，
m（Fe）=n（Fe）×56g/mol=1.45g，质量分数w（Fe）=1.45/a；
方案二：
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄=5Fe₂（SO₄）₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O
n（Fe）=n（FeSO₄）=5n（KMnO₄）=5×0.02000mol?L^-1×0.025L=0.0025mol；
m（Fe）=56×0.0025g=0.14g，质量分数w（Fe）=1.40/a；
故答案为：

1.45

a

； 

1.40

a

；
（4）①方案一：如金属不纯，存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；含有不生成氢气的氧化物，会导致结果偏低，
故答案为：如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；铁片中存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确；
②方案二不一定准确，如含有其它还原性金属，在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe³⁺离子在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低，
故答案为：不一定准确；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe³⁺离子在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确．

点评：本题考查物质的组成和含量的测量，题目较为综合，难度较大，注意把握实验方案的设计原理．本题易错点为（4）．