Question

19．硫酸亚铁晶体（FeSO₄•7H₂O）在医药上作补血剂．为测定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，测定铁元素的含量
（1）写出该滴定反应的离子方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
（2）某同学设计的下列滴定方式中，最合理的是B（夹持部分略去）（填字母序号）

（3）实验前，首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、药匙、烧杯、胶头滴管外，还需250mL容量瓶、玻璃棒（填仪器名称）．
在溶液配制过程中，下列操作会导致配制结果偏低的是cd（填写代号）．
a．定容时，俯视容量瓶刻度线
b．容量瓶在使用前内有少量蒸馏水
c．转移溶液后的烧杯、玻璃棒未洗涤
d．定容后摇匀，发现液面降低，又补加少量水，重新达到刻度线
（4）上述实验中KMnO₄溶液需要酸化，用于酸化的酸是b．
a．浓盐酸           b．稀硫酸           c．稀硝酸          d．浓硫酸
方案二 称量法：操作流程如下：

（5）写出步骤②中H₂O₂氧化Fe²⁺ 的离子方程式2Fe²⁺+H₂O₂+2 H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O．
步骤②中除用H₂O₂外还可以使用的物质是氯水
步骤②是否可以省略否，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．
（6）步骤④一系列操作依次是：过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量．
（7）假设实验无损耗，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 方案一：（1）酸性高锰酸钾具有强氧化性，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，被还原为Mn²⁺，同时生成水；
（2）酸性高锰酸钾具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管内，硫酸亚铁溶液呈酸性，应盛放在酸式滴定管内；
（3）精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，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；根据c=$\frac{n}{V}$可得，一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量n和溶液的体积V引起的，误差分析时，关键要看配制过程中引起n和V怎样的变化：若n比理论值小，或V比理论值大时，都会使所配溶液浓度偏小；若n比理论值大，或V比理论值小时，都会使所配溶液浓度偏大；
（4）酸化KMnO₄溶液的酸本身不能具有还原性，如果有还原要被高锰酸钾氧化，本身也不能具有强氧化性，所以只能选硫酸；
方案二：由流程图可知，该实验原理为：将药品中的Fe²⁺形成溶液，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，使Fe³⁺转化为氢氧化铁沉淀，再转化为氧化铁，通过测定氧化铁的质量，计算补血剂中铁元素的含量．
（5）步骤②加入H₂O₂将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，本身被还原成水，据此书写离子方程式；
步骤②加入有强氧化性试剂，能将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺就好；
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；
（6）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；
（7）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：方案一：（1）酸性高锰酸钾具有强氧化性，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，被还原为Mn²⁺，同时生成水，反应离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（2）酸性高锰酸钾具有强氧化性，可以腐蚀橡皮管，应盛放在酸式滴定管内，硫酸亚铁溶液呈酸性，应盛放在酸式滴定管内，故B最合适；
故答案为：B；
（3）精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器有天平、药匙、玻璃棒、烧杯、胶头滴管、250mL容量瓶；
a．定容时，俯视容量瓶刻度线，导致溶液体积偏小，溶液浓度偏高；
b．容量瓶在使用前内有少量蒸馏水，对溶液体积和溶质的物质的量都不产生影响，溶液浓度不变；
c．转移溶液后的烧杯、玻璃棒未洗涤，导致溶质部分损耗，溶质是物质的量偏小，溶液浓度偏低；
d．定容后摇匀，发现液面降低，又补加少量水，重新达到刻度线，导致溶液体积偏大，则溶液浓度偏低；
则偏低的为cd；故答案为：250mL容量瓶、玻璃棒；cd；
（4）酸化KMnO₄溶液的酸本身不能具有还原性，如果有还原性要被高锰酸钾氧化，本身也不能具有强氧化性，所以只能选硫酸，故答案为：b；
方案二：
（5）步骤②加入H₂O₂将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，本身被还原成水，离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2 H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O；
步骤②加入有强氧化性试剂，能将Fe²⁺全部氧化为Fe³⁺，除用H₂O₂外还可以使用氯水等；
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：2Fe²⁺+H₂O₂+2 H⁺=2Fe³⁺+2 H₂O；氯水；否；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；
（6）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；
故答案为：灼烧；
（7）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$\frac{ag×\frac{112}{160}}{10g}$=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．