Question

5．某氯化铁样品含有FeCl₂杂质．现要测定其中铁元素的质量分数，实验按以下步骤进行：

（1）操作I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）加入过量氨水生成沉淀的离子方程式为Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）若不用氯水，可用下列试剂中的AC代替（填序号）．
A．H₂O₂    B．碘水    C．NaClO
（4）步骤⑤中检验沉淀是否洗净的方法是取最后一次洗涤液于试管中，加入AgNO₃溶液，溶液不变浑浊，说明沉淀洗涤干净．
（5）有人认为该实验中有一步操作是不必要的，请指出该步操作是加入盐酸
（6）若坩埚质量为W₁g，坩埚及灼烧后的固体总质量为W₂g，样品中铁元素的质量分数为$\frac{7（{W}_{2}-{W}_{1}）}{2a}$×100%（请把结果约到最简）．

Answer 1

分析 测定铁的质量分数，采取的方法是使样品溶解、然后加入氯水氧化生成铁离子，加入氨水生成氢氧化铁沉淀，最终生成氧化铁，然后通过氧化铁质量来求铁的质量分数．
（1）由图可知，操作I是将加入盐酸反应的溶液稀释成100.00mL溶液，需要烧杯溶解，用玻璃棒搅拌，引流等，定容需要胶头滴管，100ml容量瓶；
（2）加入氨水和铁离子反应生成氢氧化铁沉淀；
（3）不用氯水可以用过氧化氢、次氯酸钠代替做氧化剂，碘水中碘单质不能氧化亚铁离子；
（4）溶液中存在氯化铵，可用硝酸酸化的硝酸银溶液检验最后一次洗涤液中是否存在氯离子，以判断沉淀是否洗净；
（5）氯化铁、氯化亚铁都溶于水，无需加入盐酸；
（6）加热分解所得的物质是Fe₂O₃，其质量为（W₂-W₁）g，由于用去20mL溶液，故100mL溶液可以得到Fe₂O₃质量为5（W₂-W₁）g，根据化学式计算铁元素的质量，再利用质量分数的定义计算原氧化铁样品中铁元素的质量分数．

解答 测定铁的质量分数，采取的方法是使样品溶解、然后加入氯水氧化生成铁离子，加入氨水生成氢氧化铁沉淀，最终生成氧化铁，然后通过氧化铁质量来求铁的质量分数．
（1）由图可知，操作I是将加入盐酸反应的溶液稀释成100.00mL溶液，玻璃仪器除量筒、100mL的容量瓶外，还必须有溶解的烧杯和玻璃棒，容量瓶定容需要用胶头滴管定容；
故答案为：100mL容量瓶、胶头滴管；
（2）加入氨水和铁离子反应生成氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为：Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
故答案为：Fe³⁺+3NH₃•H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）加氯水就是让+2价铁变为+3价，发生反应为：2Fe ²⁺+Cl₂=2Fe ³⁺+2Cl^-，不用氯水可以用过氧化氢、次氯酸钠代替做氧化剂，碘水中碘单质不能氧化亚铁离子，故AC符合；
故答案为：AC；
（4）溶液中存在氯化铵，可用硝酸酸化的硝酸银溶液检验最后一次洗涤液中是否存在氯离子，方法是取最后一次洗涤液于试管中，滴加少量硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，则证明已洗涤干净，
故答案为：取最后一次洗涤液于试管中，滴加少量硝酸银溶液，若无白色沉淀生成，则证明已洗涤干净；
（5）氯化铁、氯化亚铁都溶于水，无需加入盐酸，故答案为：加入盐酸；
（6）因铁元素质量守恒，即红棕色固体中的铁就是样品中铁，Fe₂O₃的质量为W₂-W₁g，由于参加反应的溶液只取所配溶液的$\frac{1}{5}$，因此铁元素的质量为5×（W₂-W₁）g×$\frac{2×56}{160}$，样品中铁元素的质量分数是$\frac{\frac{{W}_{2}-{W}_{1}}{160}×2×56×5}{a}$×100%=$\frac{7（{W}_{2}-{W}_{1}）}{2a}$×100%；
故答案为：$\frac{7（{W}_{2}-{W}_{1}）}{2a}$×100%．

点评 本题考查物质含量的测定，涉及溶液配制、离子检验、对实验操作的理解与实验方案的评价、化学计算等，难度中等，清楚测定原理是解题的关键，是对所学知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础与运用知识分析解决问题的能力．