Question

14．鐵是人體不可缺少的微量元素，硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•7H₂O）在醫(yī)藥上作補血劑．某課外小組測定該補血劑（每片b克）中鐵元素的含量．實驗步驟如下：

請回答下列問題：
（1）步驟②中H₂O₂的作用是將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺．
（2）步驟③所得的紅褐色懸濁液中除H₂O₂、氨水外主要還含F(xiàn)e（OH）₃和（NH₄）₂SO₄（填化學式）．
（3）步驟④中一系列處理的操作步驟為過濾、洗滌、灼燒、冷卻、稱量．
（4）實驗中用已經(jīng)準確量取的濃硫酸配制100mL  1mol/L的硫酸溶液，則配制時用到的儀器除燒杯、玻璃棒，還有兩種儀器是100ml容量瓶、膠頭滴管．
（5）下列操作會導致所測定的鐵元素含量偏高的是BC
A．步驟③所加氨水量不足    B．步驟④洗滌不充分    C．步驟④灼燒不充分
（6）若實驗無損耗，則每片補血劑含鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{7a}$%（用含字母的代數(shù)式表示）．
（7）聚合硫酸鐵可用于水的凈化，其化學式可表示為[Fe_a（OH）_b（SO₄）_n]_m取一定質(zhì)量聚合硫酸鐵樣品與足量鹽酸反應，所得溶液平均分為兩份，一份溶液中加入足量的BaCl₂溶液，得到白色沉淀1.7475g．另一份溶液，先將Fe³⁺還原為Fe²⁺，再用0.02000mol/LK₂Cr₂O₇標準溶液滴定至終點，消耗K₂Cr₂O₇標準溶液50.00mL．計算求出聚合硫酸鐵樣品中a：b的比值． （已知：Cr₂O₇^2一十6Fe²⁺十14H⁺═2Cr³⁺十6Fe³⁺十7H₂O）（無計算過程不給分）

Answer 1

分析 由流程圖可知，該實驗原理為：將藥品中的Fe²⁺形成溶液，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，再轉(zhuǎn)化為氧化鐵，通過測定氧化鐵的質(zhì)量，計算補血劑中鐵元素的含量．
（1）雙氧水具有強氧化性，由流程圖可知，加入雙氧水目的是將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺；
（2）紅褐色物質(zhì)為氫氧化鐵，硫酸過量，能夠和加入的氨水生成硫酸銨；
（3）氫氧化鐵不穩(wěn)定受熱易分解，從懸濁液中的沉淀到分解產(chǎn)物要經(jīng)過的途徑過濾、洗滌、灼燒、冷卻、稱量；
（4）根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液步驟選擇使用的儀器；
（5）根據(jù)氧化鐵的質(zhì)量ag計算出10片補血劑中鐵元素的物質(zhì)的量、質(zhì)量，再計算出每片補血劑含鐵元素的質(zhì)量分數(shù)；
（6）A、氨水不足，生成的氫氧化鐵減少，氧化鐵質(zhì)量減少；
B、洗滌不充分，會導致氧化鐵質(zhì)量偏大；
C、灼燒不充分，氧化鐵的質(zhì)量偏大，鐵元素質(zhì)量偏高；
（7）加入氯化鋇生成的沉淀為硫酸鋇，可計算出硫酸根離子的物質(zhì)的量，根據(jù)Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O和滴定所用重鉻酸鉀的量可計算出鐵離子的物質(zhì)的量，根據(jù)電荷守恒可計算出氫氧根離子的物質(zhì)的量，鐵和氫氧根離子的物質(zhì)的量之比即為a：b的比值．

解答 解：由流程圖可知，該實驗原理為：將藥品中的Fe²⁺形成溶液，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，再轉(zhuǎn)化為氧化鐵，通過測定氧化鐵的質(zhì)量，計算補血劑中鐵元素的含量．
（1）雙氧水具有強氧化性，由流程圖可知，加入雙氧水目的是將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，
故答案為：將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺；
（2）由流程圖可知，步驟③是將Fe³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，加入氨水反應生成Fe（OH）₃ 和（NH₄）₂SO₄，故答案為：Fe（OH）₃ 和（NH₄）₂SO₄；
（3）步驟④中一系列處理是由氫氧化鐵懸濁液最終轉(zhuǎn)化為氧化鐵，需要過濾、洗滌的氫氧化鐵，然后灼燒生成氧化鐵，冷卻后稱量氧化鐵的質(zhì)量，
故答案為：過濾；
（4）精確配制100mL 1mol/L的硫酸溶液，配制時需要的儀器有天平、藥匙、玻棒、燒杯、膠頭滴管、100mL容量瓶，所以還需要100mL容量瓶、膠頭滴管，
故答案為：100mL容量瓶、膠頭滴管；
（5）10片補血劑中氧化鐵的物質(zhì)的量為：$\frac{a}{160}$mol，含有的鐵元素質(zhì)量為：2×$\frac{a}{160}$g=$\frac{7a}{10}$g，每片補血劑含鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為：$\frac{\frac{1}{10}×\frac{7a}{10}}$×100%=$\frac{7a}$%，
故答案為：$\frac{7a}$%；
（6）A、步驟③所加氨水量不足，鐵離子沉淀不完全，生成的氫氧化鐵減少，氧化鐵質(zhì)量減少，測定結(jié)果偏低，故A錯誤；
B、步驟④洗滌不充分，會導致氧化鐵的質(zhì)量偏大，測得的鐵元素質(zhì)量分數(shù)偏大，故B正確；
C、步驟④灼燒不充分，會導致氧化鐵固體的質(zhì)量偏大，鐵元素質(zhì)量分數(shù)偏大，故C正確；
故選BC；
（7）n（SO₄^2-）=$\frac{1.7475g}{233g/mol}$=0.0075mol，n（K₂Cr₂O₇）=0.05L×0.02mol/=0.001mol，
n（Fe²⁺）=n（K₂Cr₂O₇）×6=0.006mol，
由電荷守恒可知n（OH^-）+n（SO₄^2-）×2=n（Fe³⁺）×3，n（OH^-）=0.006mol×3-0.0075mol×2=0.003mol，
得到a：b=0.006mol：0.003mol=2：1，
故答案為：2：1．

點評 本題考查學生對實驗原理與實驗操作的理解、物質(zhì)分離提純、元素化合物性質(zhì)、氧化還原反應滴定、化學計算等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關(guān)鍵，需要學生具備扎實的基礎知識與綜合運用知識分析問題、解決問題的能力．