Question

12．铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用．
I．氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程如图：

回答下列问题：
（1）操作A、B的名称分别是过滤、洗涤；加入稍过量的NH₄HCO₃溶液的作用是调节溶液的pH，使溶液中的Fe2+完全沉淀为FeCO₃．
（2）写出在空气中充分加热煅烧FeCO₃的化学方程式：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂．
II．上述流程中，若煅烧不充分，最终产品中会含有少量的FeO杂质．某同学为测定产品中Fe₂O₃的含量，进行如下实验：
a．称取样品8.00g，加入足量稀H₂SO₄溶解，并加水稀杯至100mL；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用酸化的0.01000mol•L^-1KMnO₄标准液滴定至终点；
d．重复操作b、c2～3次，得出消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL．
（3）写出滴定过程中发生反应的离子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（4）确定滴定达到终点的操作及现象为向待测液中再滴加一滴标准液时，振荡，溶液刚好由黄色变成浅紫色，且半分钟内不褪去．
（5）上述样品的质量分数为96.4%．
（6）下列操作会导致样品中Fe₂O₃的质量分数的测定结果偏低的有bc．
a．未干澡锥形瓶                  b．盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗
c．滴定结束时仰视刻度线读数      d．量取待测液的滴定管没有润洗．

Answer 1

分析 铁屑用纯碱溶液洗去油污，加稀硫酸充分反应，经过过滤分离，在滤液中加入碳酸氢铵得到碳酸亚铁，碳酸亚铁，再经过过滤、洗涤，然后再干燥，灼烧得到氧化铁，
（1）分离可溶物和不溶物用过滤，除去固体上的少量可溶性杂质用洗涤；加入稍过量的NH₄HCO₃溶液沉淀亚铁离子；
（2）FeCO₃与氧气反应生成三氧化二铁和二氧化碳；
（3）高锰酸钾离子将亚铁离子氧化为铁离子，自身还原为锰离子；
（4）滴定完成时，亚铁离子反应完全，溶液由黄色变为浅紫色；
（5）根据5FeO～5Fe²⁺～MnO₄^-，计算m（FeO），由此计算产品的质量分数；
（6）a．未干澡锥形瓶，不影响滴定结果；
b．盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗，则消耗的标准液体积偏大，m（FeO）偏高，Fe₂O₃的质量分数的测定结果偏低；
c．滴定结束时仰视刻度线读数，则消耗的标准液体积读数偏大，m（FeO）偏高，Fe₂O₃的质量分数的测定结果偏低；
 d．量取待测液的滴定管没有润洗，待测液被稀释，消耗的标准液体积偏小，m（FeO）偏小，Fe₂O₃的质量分数的测定结果偏高．

解答 解：（l）经过操作A得到滤液滤渣，则操作A为过滤，固体经过操作B后干燥，则为洗涤；加入稍过量的NH₄HCO₃溶液的作用是调节溶液的pH，使溶液中的Fe²⁺完全沉淀为FeCO₃；
故答案为：过滤；洗涤；调节溶液的pH，使溶液中的Fe2+完全沉淀为FeCO₃；
（2）在空气中煅烧FeCO₃，FeCO₃与氧气反应生成三氧化二铁和二氧化碳，反应方程式为：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
故答案为：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
（3）滴定过程中高锰酸钾离子将亚铁离子氧化为铁离子，自身还原为锰离子，离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（4）滴定完成时，亚铁离子反应完全，溶液由黄色变为浅紫色，则：向待测液中再滴加一滴标准液时，振荡，溶液刚好由黄色变成浅紫色，且半分钟内不褪去，即为滴定终点；
故答案为：向待测液中再滴加一滴标准液时，振荡，溶液刚好由黄色变成浅紫色，且半分钟内不褪去；
（5）根据5FeO～5Fe²⁺～MnO₄^-，则m（FeO）=0.01mol/L×0.02L×5×$\frac{100mL}{25mL}$×72g/mol=0.288g，则m（Fe₂O₃）=8g-0.288g=7.712g，样品质量分数为：$\frac{7.712g}{8g}×100%$=96.4%；
故答案为：96.4%；
（6）a．未干澡锥形瓶，不影响滴定结果，错误；
b．盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗，则消耗的标准液体积偏大，m（FeO）偏高，Fe₂O₃的质量分数的测定结果偏低，正确；
c．滴定结束时仰视刻度线读数，则消耗的标准液体积读数偏大，m（FeO）偏高，Fe₂O₃的质量分数的测定结果偏低，正确；
 d．量取待测液的滴定管没有润洗，待测液被稀释，消耗的标准液体积偏小，m（FeO）偏小，Fe₂O₃的质量分数的测定结果偏高，错误；
故答案为：b、c．

点评 本题考查了铁的化合物的性质及其应用，题目难度中等，涉及净水原理、化学实验基本操作方法的应用、离子方程式书写、氧化还原滴定等知识，试题知识点较多，充分考查学生的分析能力及化学实验、化学计算能力．