Question

為測定某補(bǔ)血劑樣品〔主要成分是硫酸亞鐵晶體（FeSO₄?7H₂O）〕中鐵元素的含量，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了兩套實驗方案：
方案一：用酸性KMnO₄溶液滴定測定鐵元素的含量
（1）寫出滴定反應(yīng)的離子方程式

 

．
（2）下列滴定方式中，最合理的是

 

 （夾持儀器略去（填字母序號〕

（3）實驗前，首先要準(zhǔn)確配制一定物質(zhì)的量濃度的酸性KMnO₄溶液250mL，配制時需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管外，還需

 

（填儀器名稱）．
（4）若某同學(xué)取5片補(bǔ)血劑樣品配成100mL溶液，取20.00mL試樣，用濃度為c₁mol?L^-1的KMnO₄溶液滴定，耗去V₁ mL，則每片補(bǔ)血劑含鐵元素的質(zhì)量

 

g（用代數(shù)式表示）．
方案二：將FeSO₄轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃，測定質(zhì)量變化．操作流程如下：

（5）步驟②中用H₂O₂的目的是

 

．
（6）步驟④中一系列操作依次是：過濾、洗滌、

 

、冷卻、稱量．
（7）假設(shè)實驗無損耗，則每片補(bǔ)血劑含鐵元素的質(zhì)量為

 

g（用含a的代數(shù)式表示）．
（8）（競賽體系學(xué)生做）若某同學(xué)設(shè)計以原電池的形式實現(xiàn)Fe²⁺至Fe³⁺的轉(zhuǎn)化，正極通人O₂，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，請寫出正極的電極反應(yīng)式

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：化學(xué)實驗與化學(xué)計算

分析：方案一：（1）酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，被還原為Mn²⁺，同時生成水；
（2）酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕橡皮管，應(yīng)盛放在酸式滴定管內(nèi)，硫酸亞鐵溶液呈酸性，應(yīng)盛放在酸式滴定管內(nèi)；
（3）精確配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO₄溶液250mL，配制時需要的儀器有天平、藥匙、玻棒、燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶；
（4）依據(jù)高錳酸鉀溶液和亞鐵離子反應(yīng)的定量關(guān)系計算得到，注意溶液體積變化分析；
方案二：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(bǔ)血劑中鐵元素的含量．
（5）步驟②加入有強(qiáng)氧化性試劑，能將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺；
（6）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；
（7）根據(jù)鐵元素守恒可知ag氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量即為10片補(bǔ)血劑中鐵的質(zhì)量，據(jù)此計算．
（8）原電池中正極反應(yīng)為氧氣得到電子生成氫氧根離子，在酸溶液在生成水，結(jié)合電荷守恒書寫得到．

解答： 解：方案一：（1）酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，被還原為Mn²⁺，同時生成水，反應(yīng)離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（2）酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕橡皮管，應(yīng)盛放在酸式滴定管內(nèi)，硫酸亞鐵溶液呈酸性，應(yīng)盛放在酸式滴定管內(nèi)，故B最合適；
故答案為：B；
（3）精確配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO₄溶液250mL，配制時需要的儀器有天平、藥匙、玻棒、燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶；
故答案為：250mL容量瓶；
（4）取5片補(bǔ)血劑樣品配成100mL溶液，取20.00mL試樣，用濃度為c₁mol?L^-1的KMnO₄溶液滴定，耗去V₁ mL，
  5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5      1
  n     c₁×v₁×10^-3
n=5c₁×v₁×10^-3mol
100ml溶液中含有鐵元素5c₁×v₁×10^-3mol×

100

20

則每片補(bǔ)血劑含鐵元素的質(zhì)量=5c₁×v₁×10^-3mol×

100

20

×

1

5

×56g/mol=0.28c₁v₁；
故答案為：0.28c₁v₁；
方案二：
（5）步驟②加入有強(qiáng)氧化性試劑，能將Fe²⁺全部氧化為Fe³⁺，除用H₂O₂外還可以使用氯水等；
故答案為：將Fe²⁺氧化成Fe³⁺；
（6）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：灼燒；
（7）ag氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量即為10片補(bǔ)血劑中鐵的質(zhì)量，所以每片補(bǔ)血劑含鐵元素的質(zhì)量

ag× 112 160

10g

=0.07ag；
故答案為：0.07a；
（8）原電池中正極反應(yīng)為氧氣得到電子生成氫氧根離子，在酸溶液在生成水，結(jié)合電荷守恒書寫得到正極電極反應(yīng)為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；

點評：本題考查學(xué)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(yīng)滴定、化學(xué)計算等，難度中等，清楚實驗原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)知識與綜合運(yùn)用知識分析問題、解決問題的能力．