Question

2．Ⅰ某氯化亚铁和氯化铁的混合物．现要测定其中铁元素的质量分数，按如图1步骤进行实验：

请根据如图1流程，回答以下问题：
（1）操作I所用到的玻璃仪器除烧杯、胶头滴管、玻璃棒外，还必须有250mL容量瓶．（填仪器名称）
（2）请写出加入氯水发生的离子反应方程式2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-．
（3）将沉淀物加热、灼烧，冷却至室温，用天平称量其质量为b₁ g，再次加热并冷却至室温称量其质量为b₂ g，若b₁-b₂=0.3g，则接下来还应进行的操作是再次加热冷却并称量，直至两次质量差小于0.1g；蒸发皿质量是W₁ g，蒸发皿与加热后固体总质量是W₂ g，则样品中铁元素的质量分数是$\frac{1120（{W}_{2}-{W}_{1}）}{160a}$×100%．
Ⅱ有同学提出，还可以采用如图2方法来测定：
（1）选择的还原剂是否能用铁否（填“是”或“否”），原因是：如果用铁做还原剂，自身的氧化产物是Fe²⁺，且会与过量的硫酸反应生成Fe²⁺，干扰铁元素的测定；
（2）若滴定用掉c mol•L^-1 KMnO₄溶液b mL，则样品中铁元素的质量分数是：$\frac{280bc}{a}%$．

Answer 1

分析 采取的方法是加入盐酸和水使样品溶解，在容量瓶中配制250ml溶液，量取25.00ml溶液，加入溴水将亚铁离子氧化成铁离子、加入氨水使铁离子沉淀，过滤将所得氢氧化铁灼烧最终生成氧化铁，然后通过氧化铁质量来求铁的质量分数，
Ⅰ、（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）根据Cl₂具有氧化性，能氧化Fe²⁺；
（3）为了减少误差，需再次加热冷却并称量，直至两次质量差小于0.1g；根据铁元素质量守恒，即红棕色固体（ Fe₂O₃）中的铁就是样品中铁，根据质量分数的公式求出铁元素的质量分数；
样品ag加入过量硫酸和水配制250ml溶液，加入过量还原剂还原过滤取用25ml溶液在酸性条件下用高锰酸钾溶液滴定，发生反应5Fe²⁺+MnO₄^-+8H+=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
Ⅱ、（1）某氯化铁与氯化亚铁的混合物．现要测定其中铁元素的质量分数，加入铁做还原剂和过量的硫酸反应生成亚铁离子，会增加铁元素的量对测定结果产生误差；
（2）依据高锰酸钾和亚铁离子的氧化还原反应定量关系计算．

解答 解：Ⅰ、（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，操作I所用到的玻璃仪器除烧杯、胶头滴管、玻璃棒外，还必须有250mL容量瓶，
故答案为：250mL容量瓶；
（2）因氯水中Cl₂具有氧化性，能氧化Fe²⁺：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-，为了使Fe³⁺充分沉淀，氨水要过量，
故答案为：2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
（3）为了减少误差，需再次加热冷却并称量，直至两次质量差小于0.1g；因铁元素质量守恒，即红棕色固体中的铁就是样品中铁，Fe₂O₃中铁元素的质量为（W₂-W₁）g×$\frac{112}{160}$，
样品中铁元素的质量分数是$\frac{1120（{W}_{2}-{W}_{1}）}{160a}$×100%，
故答案为：再次加热冷却并称量，直至两次质量差小于0.1g；$\frac{1120（{W}_{2}-{W}_{1}）}{160a}$×100%；
Ⅱ．（1）还原剂不能用铁，因为有铁粉会和过量硫酸反应生成硫酸亚铁，铁自身的氧化产物是Fe²⁺，再用高锰酸钾滴定，多消耗氧化剂产生误差，干扰原混合物的铁元素的测定，
故答案为：否；如果用铁做还原剂，自身的氧化产物是Fe²⁺，且会与过量的硫酸反应生成Fe²⁺，干扰铁元素的测定；
（2）反应5Fe²⁺+MnO₄^-+8H+=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，依据定量关系计算得到，设铁元素质量分数为X%，
5Fe²⁺～5Fe³⁺～KMnO₄
5×56                   1
a×X%×$\frac{25.00}{250.0}$       c×b×10^-3  
铁元素的质量分数是X%=$\frac{280bc}{a}%$，
故答案为：$\frac{280bc}{a}%$．

点评 本题主要考查了铁元素的质量分数的测定，实验分析，实验数据的计算应用，同时考查了实验知识的分析判断，题目难度中等．