Question

7．某硫酸铁固体中含有少量Fe、Al₂O₃等杂质．要测定样品中铁元素的质量分数，现称取wg样品，按以下操作配成100mL溶液后，再按如下流程进行实验：

（1）操作A所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须有100mL容量瓶、胶头滴管（填仪器名称）．
（2）向20mL溶液中先加入H₂O₂的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；再加入过量烧碱溶液发生反应的离子方程式有H⁺+OH^-=H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃ ↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O．
（3）简述如何判断沉淀是否已经洗涤干净？取少量最后一次洗出液，滴加BaSO₄溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净．
（4）沉淀的灼烧过程应在坩埚（填仪器名称）中进行．若灼烧后固体质量为xg，则样品中铁元素的质量分数是$\frac{7x}{2w}$×100%．

Answer 1

分析 某硫酸铁固体中含有少量Fe、Al₂O₃等杂质，在稀硫酸和水中溶解在100ml容量瓶中配制，溶液中含铁离子、亚铁离子、铝离子、硫酸根离子等，操作B为量取20.00ml溶液，加入过氧化氢是氧化亚铁离子生成铁离子，再加入过量的氢氧化钠溶液沉淀铁离子，铝离子生成偏铝酸钠溶液，过滤得到氢氧化铁沉淀，在坩埚中灼烧得到红棕色固体为氧化铁，
（1）根据配制一定物质的量浓度的溶液所需要的仪器有：量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、一定规格的容量瓶；
（2）分析可知过氧化氢是氧化亚铁离子生成铁离子，加入过量氢氧化钠溶液是沉淀铁离子，除去铝离子；
（3）根据取少量最后一次洗出液，滴加BaSO₄溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净；
（4）固体灼烧在坩埚中，若灼烧后固体质量为xg，结合元素守恒计算样品中铁元素的质量分数．

解答 解：（1）因配制一定物质的量浓度的溶液所需要的仪器有：量筒、胶头滴管、烧杯、玻璃棒、一定规格的容量瓶；
故答案：100mL容量瓶、胶头滴管；
（2）分析可知过氧化氢是氧化亚铁离子生成铁离子，向20mL溶液中先加入H₂O₂的离子方程式为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，加入过量氢氧化钠溶液是沉淀铁离子，除去铝离子，再加入过量烧碱溶液发生反应的离子方程式有：H⁺+OH^-=H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃ ↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O，
故答案为：2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；H⁺+OH^-=H₂O，Fe³⁺+3OH^-=Fe（OH）₃ ↓，Al³⁺+4OH^-=AlO₂^-+2H₂O；
（3）最后一次洗出液中若无硫酸根离子，则已经洗涤干净，所以操作方法为：取少量最后一次洗出液，滴加BaSO₄溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净，
故答案为：取少量最后一次洗出液，滴加BaSO₄溶液，若无沉淀生成，则证明洗涤干净；
（4）沉淀的灼烧过程应在坩埚中进行，若灼烧后固体质量为xg，则样品中铁元素的质量分数=$\frac{\frac{xg}{160g/mol}×2×56g/mol×\frac{100ml}{20ml}}{wg}$×100%=$\frac{7x}{2w}$×100%，
故答案为：坩埚；$\frac{7x}{2w}$×100%．

点评 本题主要考查了铁元素的质量分数的测定，同时考查了实验知识，主要是实验测定，滴定实验步骤分析应用，题目难度中等，掌握基础是关键．