Question

某氯化铁样品含有少量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：

请根据以上流程，回答下列问题：
（1）操作Ⅰ所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须有______、______（填仪器名称），操作Ⅱ必须用到的仪器是______（填编号）．
A.50mL烧杯
B.20mL量筒
C.50mL量筒
D.25mL滴定管
（2）请写出加入溴水发生反应的离子方程式：______．
（3）检验沉淀是否已经洗涤干净的操作是______．
（4）若蒸发皿的质量是W₁g，蒸发皿与加热后固体的总质量是W₂g，则样品中铁元素的质量分数是______（列出原始算式，不需化简）；若称量准确，最终测量的结果偏大，则造成误差的原因可能是______（写出一种原因即可）．

Answer 1

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；因操作II为滴定操作，必须用滴定管，
故答案：100mL容量瓶；胶头滴管；D；
（2）因Br₂具有氧化性，能氧化Fe²⁺：2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；为了使Fe³⁺充分沉淀，氨水要过量，形成氢氧化铁沉淀，经灼烧得到氧化铁固体，
故答案为：2Fe²⁺+Br₂=2Fe³⁺+2Br^-；
（3）溶液中存在溴化铵，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溴离子，以判断沉淀是否洗净，
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，若无黄色沉淀生成，则证明洗涤干净；
（4）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，因此铁元素的质量为5×（W₂-W₁）g×，样品中铁元素的质量分数是×100%；如氢氧化铁为完全分解，计算出铁元素的质量偏高，最终测量的结果偏大，
故答案为：×100%；加热时固体未充分反应变为Fe₂O₃．
分析：本实验目的是测定铁的质量分数，采取的方法是使样品溶解、反应、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250.00mL溶液，故需要250mL的容量瓶；操作II是准确量取25.00mL的稀释后的溶液，故应需要滴定管；
（2）加溴水目的是让+2价铁变为+3价，加氨水就是使+3价铁充分转化为Fe（OH）₃沉淀；
（3）溶液中存在溴化铵，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溴离子；
（4）加热分解所得的物质是Fe₂O₃，其质量为（W₂-W₁）g，由于去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．
点评：本题考查溶液配制、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．