Question

某化學興趣小組測定某Fe₂(SO₄)₃樣品(只含少量FeCl₂雜質)中鐵元素的質量分數(shù)，按以下實驗步驟進行操作：

①稱取a g樣品，置于燒杯中；

②加入50 mL 1.0 mol/L稀硫酸和一定量的蒸餾水，使樣品溶解，然后準確配制成250.00 mL溶液；

③量取25.00 mL步驟②中配得的溶液，置于燒杯中，加入適量的氯水，使反應完全；

④加入過量氨水，充分攪拌，使沉淀完全；

⑤過濾，洗滌沉淀；

⑥將沉淀轉移到某容器內，加熱、攪拌，直到固體由紅褐色全部變?yōu)榧t棕色后，在干燥器中冷卻至室溫后，稱量；

⑦……

請根據(jù)上面敘述，回答：

(1)上圖所示儀器中，本實驗步驟①②③中必須用到的儀器有E和____________(填字母)。

(2)步驟②中：配制50 mL,1.0 mol/L稀H₂SO₄需要98%(密度1.84 g/cm3)的濃H₂SO₄體積為____________ mL,量取該體積的濃H₂SO₄用到量筒規(guī)格是____________。

(3)樣品中的雜質Fe²⁺有較強的還原性，完成并配平下列反應的離子方程式

□Fe²⁺+□ClO₂□□=□Fe³⁺+□Cl^-+□H₂O

從理論上分析，上述實驗中若將氯水改為ClO₂時，對實驗結果造成____________(填“偏大”“偏小”或“不影響”)，等物質的量的ClO₂與Cl₂的氧化效率之比為____________。

(4)第⑥步的操作中，將沉淀物轉移到____________(填儀器名稱)中加熱，冷卻至室溫，稱量其質量為m₁ g，再次加熱并冷卻至室溫稱量其質量為m₂ g,若m₁與m₂差值較大，接下來的操作應當是____________。

(5)若步驟⑥不在干燥器中冷卻，則測定的鐵元素的質量分數(shù)會____________(填“偏大”“偏小”或“不影響”)；若容器質量是W₁ g，最終容器和固體的總質量是W₂ g，則樣品中鐵元素的質量分數(shù)為____________(列出算式，不需化簡)。

Answer 1

解析：本題屬于綜合性很強的實驗習題，主要涉及溶液的配制、氧化還原反應的配平、實驗操作的設計、實驗誤差的分析、有關計算，較難。結合實驗步驟選擇合適的實驗儀器；

利用配制前后硫酸的物質的量相等計算出濃硫酸的體積，從而可確定量筒的規(guī)格；分析化合價應用原子守恒進行配平，ClO₂與氯水的作用一樣，均可使Fe²⁺變?yōu)镕e³⁺，但由于化合價的變化不同，二者的用量不一樣，ClO₂的用量少，氧化效率更大；加熱固體時用坩堝；若不在干燥器中冷卻，會使固體吸收空氣中的水蒸氣，固體質量變大，使結果偏高；根據(jù)固體顏色的變化可推知，加熱后的固體為Fe2O₃，應用鐵原子守恒進行計算，一定要注意實驗中所取溶液中所含樣品的量。 

答案：(1)CFG 

(2)2.710 mL 

(3)5Fe²⁺+ClO₂+4H⁺=5Fe³⁺+Cl^-+2H₂O不影響5∶2 

(4)坩堝繼續(xù)加熱，放置干燥器中冷卻，稱量，至最后兩次稱得的質量差不超過0.1 g(或恒量)為止。 

(5)偏大[(W₂-W₁)g/160 g/mol]×2×56 g/mol×(250 m/25 mL)÷a g×100%