Question

Ⅰ．实验室需配制500mL 0.2mol/L NaCl溶液．
（1）本实验用到的仪器已有药匙、烧杯、量筒、托盘天平（砝码、镊子）、玻璃棒、胶头滴管，还缺少的玻璃仪器是

 

．
（2）配制时，需称取NaCl的质量是

 

g．
（3）在配制过程中，其他操作都正确的情况下，下列操作会导致所配制的溶液浓度偏高的是

 

．（选填序号）
①没有洗涤烧杯和玻璃棒
②加蒸馏水时，不慎超过了刻度，取出少量水使液面恰好到刻度线
③容量瓶不干燥，含有少量蒸馏水
④定容时仰视标线
⑤定容时俯视标线
Ⅱ．某催化剂为铁的氧化物，一化学兴趣小组在实验室里对该催化剂中铁元素的价态进行探究：查阅有关资料得知Fe²⁺能被酸性KMnO₄溶液氧化而使酸性KMnO₄溶液褪色；HNO₃具有强氧化性．请完成对铁元素价态的探究：
（1）提出合理假设：
假设1：催化剂中铁元素为+3价；
假设2：

 

；
假设3：催化剂中铁元素既有+3价又有+2价．
（2）设计实验方案．
（3）根据（2）的实验方案进行实验：
步骤1：取一定量的稀硫酸于试管中，加热煮沸数分钟，目的是

 

；
步骤2：取少量样品于试管中，加入处理过的硫酸并加热，得到A溶液；
步骤3：取A溶液于试管，滴加KSCN溶液，振荡，若不出现血红色，则假设

 

成立；若出现血红色，则假设1或3成立；
步骤4：为了进一步确定步骤3中是假设1还是假设3成立：另取A溶液于试管，加入KMnO₄溶液，振荡，若出现

 

现象，则假设1成立；反之，则假设3成立．
（4）反思：
某同学将步骤2中的稀硫酸改成稀硝酸得到了A溶液，向A溶液中滴加KSCN溶液后出现血红色，由此得出该催化剂中铁元素为+3价的结论．请判断该结论是否合理：

 

（填“合理”或“不合理”）．

Answer 1

考点：配制一定物质的量浓度的溶液,铁及其化合物的性质实验

专题：实验题

分析：Ⅰ．（1）根据配制一定物质的量浓度的溶液使用的仪器进行解答；
（2）根据500mL 0.2mol/L NaCl溶液中含有溶质氯化钠的物质的量计算出氯化钠的质量；
（3）根据c=

n

V

可得，一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量n和溶液的体积V引起的，误差分析时，关键要看配制过程中引起n和V怎样的变化：若n比理论值小，或V比理论值大时，都会使所配溶液浓度偏小；若n比理论值大，或V比理论值小时，都会使所配溶液浓度偏大；
Ⅱ．（1）根据铁的氧化物中铁的存在价态解答；
（3）稀硫酸溶液中溶解氧气，氧气可以氧化亚铁离子，用硫酸溶解氧化物应除去溶解的氧气；Fe³⁺遇KSCN溶液呈血红色，Fe²⁺遇KSCN溶液不显色，选用KSCN溶液检验+3价的铁，根据颜色变化判断是否含有+3价的铁；+2价铁具有还原性，易被氧化，使KMnO₄溶液的紫红色褪去，根据颜色变化判断是否含有+2价的铁；
（4）硝酸具有强氧化性，加入硝酸会将Fe²⁺氧化成Fe³⁺．

解答： 解：I．（1）配制500mL 0.2mol/L NaCl溶液需要的仪器有：药匙、烧杯、量筒、托盘天平（砝码、镊子）、玻璃棒、胶头滴管、500 mL容量瓶，所以还缺少的仪器为500 mL容量瓶，
故答案为：500 mL容量瓶；
（2）500mL 0.2mol/L NaCl溶液中含有溶质氯化钠的质量为：58.5g/mol×0.2mol/L×0.5L=5.85g，需要称量5.9g氯化钠，故答案为：5.9；
（3）①没有洗涤烧杯和玻璃棒，导致溶质的物质的量偏小，溶液浓度偏低，故①错误；
②加蒸馏水时，不慎超过了刻度，取出少量水使液面恰好到刻度线，导致溶液中溶质物质的量偏小，溶液浓度偏低，故②错误；
③容量瓶不干燥，含有少量蒸馏水，不影响配制结果，故③错误；
④定容时仰视标线，导致加入的蒸馏水体积偏大，配制溶液浓度偏低，故④错误；
⑤定容时俯视标线，导致加入的蒸馏水体积偏小，配制的溶液浓度偏高，故⑤正确；
故答案为：⑤；
II．（1）铁的氧化物中铁的存在价态有+2、+3价，所以，催化剂中铁元素的价态有三种情况：价态全部为+3价；价态全部为+2价；价态为+3价、+2价，
故答案为：催化剂中铁元素为+2价；
（3）稀硫酸溶液中溶解氧气，氧气可以氧化亚铁离子，用硫酸溶解氧化物应除去溶解的氧气，防止氧化亚铁离子，故煮沸硫酸的目的是：除去硫酸中溶解的氧气；Fe³⁺遇KSCN溶液呈血红色，取A溶液于试管，滴加KSCN溶液，若溶液无明显变化，则说明催化剂中铁元素的价态不含+3价，假设2成立；
若KMnO₄溶液的紫红色褪去为无色溶液，则说明催化剂中铁元素的价态含+2价；若不褪色，则说明催化剂中铁元素的价态不含+2价，
故答案为：除去硫酸中溶解的氧气；2；高锰酸钾溶液不褪色；
（4）硝酸具有强氧化性，加入硝酸会将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，不能得出该催化剂中铁元素为+3价，
故答案为：不合理．

点评：本题考查了配制一定物质的量浓度的溶液、铁及其化合物性质实验，题目难度中等，本题题量稍大，充分考查了学生对所学知识的掌握情况，注意熟练掌握铁元素化合物性质、配制一定物质的量浓度的溶液的方法．