Question

14．用如图所示装置测定Fe和Fe₂O₃的混合物中单质铁的质量分数（夹持部分已略去）．称取Wg样品置于锥形瓶中，通过分液漏斗加入足量稀硫酸使样品完全溶解．实验前量气管起始读数为amL，实验后量气管的最终读数为bmL．请回答下列问题：
（1）按如图完成装置连接，开始实验前必须进行的操作是检查装置的气密性．具体方法是将导气管插到液面以下，用双手握住锥形瓶外壁（或用热毛巾加热试管），导气管口有气泡冒出，则说明气密性良好，无气泡则说明漏气或松开双手，看导管口能否形成一段水柱，若形成一段水柱，则装置的气密性良好，否则说明漏气．
（2）写出锥形瓶中发生化合反应的离子方程式：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺．
（3）实验结束后，锥形瓶内溶液中存在的金属离子有哪些可能？请根据选项进行填空（表格不一定填完）：
A．盐酸  B．KSCN溶液  C．酸性KMnO₄溶液   D．H₂O₂溶液

序号	溶液中可能存在的金属离子	选择最少种数的试剂，验证该假设（填字母）
①
②
③

（4）实验中要对量气管多次读数，读数时应注意：①将实验装置恢复到室温；②上下调节右管，使右管液面高度与测量气管中液面高度平齐；③视线与凹液面最低处相平．
（5）若样品与足量稀硫酸反应后滴入KSCN溶液不显红色且量气管读数b＞a（该实验条件下  的气体摩尔体积为V_m）．下列有关单质铁质量分数的计算过程是否正确？否（填“是”或“否”），理由是混合物中Fe₂O₃与硫酸反应后生成的Fe³⁺可进一步消耗铁单质．

Answer 1

分析 （1）完成装置连接，开始实验前必须进行的操作是检查装置的气密性；装置气密性检验的原理是：通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成、水柱的形成、液面的升降等）来判断装置气密性的好坏；
（2）锥形瓶中发生的反应有：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe ³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺和Fe+2H⁺=Fe ²⁺+H₂↑，其中化合反应为2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（3）根据题意可知，锥形瓶内溶液中存在的金属离子只有以下两种情况：一是只含Fe²⁺，检验溶液中只含Fe²⁺时，选用KSCN溶液，其现象是溶液不变红色．二是既含Fe²⁺又含Fe³⁺，检验时取两份少量的该溶液，向一份溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红，说明含Fe³⁺；向另一份溶液中滴加酸性KMnO₄溶液，紫色褪去，说明含Fe²⁺；
（4）测定气体体积时要注意压强对气体体积的影响，若液面左高右低，会造成右管内气体压强偏大，气体体积偏小，上下调节右管，使右管液面高度与测量气管中液面高度平齐；
（5）混合物中Fe₂O₃与硫酸反应后生成的Fe³⁺可进一步消耗铁单质．

解答 解：（1）完成装置连接，开始实验前必须进行的操作是检查装置的气密性；一般对瓶内气体加热，然后看有无气泡冒出或冷却后看导管口是否形成一段水柱；
故答案为：检查装置的气密性；将导气管插到液面以下，用双手握住锥形瓶外壁（或用热毛巾加热试管），导气管口有气泡冒出，则说明气密性良好，无气泡则说明漏气或松开双手，看导管口能否形成一段水柱，若形成一段水柱，则装置的气密性良好，否则说明漏气；
（2）锥形瓶中发生的反应有：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe ³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺和Fe+2H⁺=Fe ²⁺+H₂↑，其中2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺属于化合反应；
故答案为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺；
（3）根据题意可知，锥形瓶内溶液中存在的金属离子只有以下两种情况：一是只含Fe²⁺，检验溶液中只含Fe²⁺时，选用KSCN溶液，其现象是溶液不变红色．二是既含Fe²⁺又含Fe³⁺，检验时取两份少量的该溶液，向一份溶液中滴加KSCN溶液，溶液变红，说明含Fe³⁺；向另一份溶液中滴加酸性KMnO₄溶液，紫色褪去，说明含Fe²⁺，故答案为：

序号	溶液中可能存在 的金属离子	选择最少种数的试剂，验证该 假设（填字母）
①	只有Fe 2+	B
②	既有Fe 3+又有Fe 2+；	BC
③

（4）读数时应注意：
①将实验装置恢复到室温；②上下调节右管，使右管液面高度与测量气管中液面高度平齐；③视线与凹液面最低处相平；
故答案为：上下调节右管，使右管液面高度与测量气管中液面高度平齐；
（5）该计算过程不正确，忽视了锥形瓶中的反应2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，混合物中Fe₂O₃与硫酸反应后生成的Fe³⁺可进一步消耗铁单质；
故答案为：否；混合物中Fe₂O₃与硫酸反应后生成的Fe³⁺可进一步消耗铁单质．

点评 本题考查了物质组成的分析判断，实验过程分析，气体体积的量取方法和正确读数的步骤分析，掌握基础是关键，题目难度中等．