Question

3．配制某补血剂主要成分是硫酸亚铁晶体（FeSO₄•7H₂O），为测定该补血剂中铁元素的含量，某化学兴趣小组设计了两套实验方案．
方案一：滴定法（用酸性KMnO₄溶液滴定），主要步骤如下：
①取一定量补血剂样品，溶解除去不溶物（不损耗铁元素），并配制成250mL待测溶液；
②量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
③用酸化的0.0100mol/LKMnO₄溶液滴定至终点，记录消耗KMnO₄溶液体积，重复一到两次实验．
（已知：5Fe ²⁺+MnO₄^-+8H⁺→5Fe ³⁺+Mn²⁺+4H₂O）．
（1）250mL待测溶液时需要的玻璃仪器除烧杯、胶头滴管外，还需玻棒、250mL容量瓶（填仪器名称）；滴定时，左手控制滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液的颜色变化；当看到溶液出现浅紫红色且保持30s不变时，达滴定终点．
（2）上述实验中的KMnO₄溶液需要酸化，若分别用下列酸进行酸化，对测定结果的影响是：硝酸偏小，硫酸无影响，盐酸偏大．（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）
（3）方案二：重量法（将FeSO₄转化为Fe₂O₃，测定质量），操作流程如下：

步骤①加入1ml稀硫酸的目的是防止亚铁离子水解．
（4）步骤②是否可以省略不能，理由是Fe²⁺与碱反应后不能保证Fe²⁺全部转化为Fe³⁺，加热不能得到纯净的Fe₂O₃，故无法准确计算Fe的含量．
（5）步骤④中重复操作加热、冷却、称量，直到两次称量的质量差小于0.1g为止．
（6）假设实验中铁元素无损耗，则每片补血剂含铁元素的质量0.07ag（用含a的代数式表示）．

Answer 1

分析 （1）精确配制250mL待测溶液，配制时需要的仪器有天平、药匙、玻棒、烧杯、胶头滴管、250mL容量瓶，据此滴定的操作要求可知，滴定时，左手控制滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液的颜色变化，当看到溶液出现浅紫红色且保持30s不变时，达滴定终点；
（2）硝酸有强氧化性，可以减小高锰酸钾的用量，盐酸具有还原性，增加了高锰酸钾的用量，硫酸对实验没有影响；
（3）亚铁离子能水解，溶解时要抑制其水解；
（4）Fe²⁺与碱反应后不能保证Fe²⁺全部转化为Fe³⁺，加热不能得到纯净的Fe₂O₃，故无法准确计算Fe的含量；
（5）步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁，需要过滤、洗涤的氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量，为了保证灼烧充分，要使最后得到的固体恒重为止；
（6）根据铁元素守恒可知ag氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁的质量，据此计算．

解答 解：（1）精确配制250mL待测溶液，配制时需要的玻璃仪器有玻棒、烧杯、胶头滴管、250mL容量瓶，据此滴定的操作要求可知，滴定时，左手控制滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶内溶液的颜色变化，当看到溶液出现浅紫红色且保持30s不变时，达滴定终点；
故答案为：玻棒、250mL容量瓶；锥形瓶内溶液的颜色变化；溶液出现浅紫红色且保持30s不变；
（2）硝酸有强氧化性，可以减小高锰酸钾的用量，盐酸具有还原性，增加了高锰酸钾的用量，硫酸对实验没有影响，所以用硝酸酸化会使测定结果偏小，用盐酸酸化会使测定结果偏大，用硫酸酸化对测定结果无影响，
故答案为：偏小、无影响、偏大；
（3）亚铁离子能水解，溶解时要抑制其水解，所以加入1ml稀硫酸的目的是防止亚铁离子水解，
故答案为：防止亚铁离子水解；
（4）Fe²⁺与碱反应后不能保证Fe²⁺全部转化为Fe³⁺，加热不能得到纯净的Fe₂O₃，故无法准确计算Fe的含量，故步骤②不能省略；
故答案为：不能；Fe²⁺与碱反应后不能保证Fe²⁺全部转化为Fe³⁺，加热不能得到纯净的Fe₂O₃，故无法准确计算Fe的含量；
（5）步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁，需要过滤、洗涤的氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量为了保证灼烧充分，要使最后得到的固体恒重为止，所以重复操作加热、冷却、称量，直到两次称量的质量差小于0.1g为止；
故答案为：两次称量的质量差小于0.1g；
（6）ag氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁的质量，所以每片补血剂含铁元素的质量 $\frac{ag×\frac{112}{160}}{10}$=0.07ag，故答案为：0.07a．

点评 本题考查学生对实验原理与实验操作的理解、物质分离提纯、元素化合物性质、氧化还原反应滴定、化学计算等，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．