Question

为测试一铁片中铁元素的含量，某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验（以下数据为多次平行实验测定结果的平均值）：

方案一：将a g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，测得生成氢气的体积为580mL（标准状况）；

方案二：将 g铁片完全溶解于过量稀硫酸中，将反应后得到的溶液用0.02000mol·L^-1

的KMnO₄溶液滴定，达到终点时消耗了25.00mL KMnO₄溶液。

请回答下列问题：

（1）配平下面的化学方程式：

□KMnO₄+□FeSO₄+□H₂SO₄=□Fe₂(SO₄)₃+□MnSO₄+□K₂SO₄+□H₂O

（2）在滴定实验中不能选择　　　　　　　式滴定管，理由是　　　　　　　　　；

（3）根据方案一和方案二测定的结果计算，铁片中铁的质量分数依次为　　　　　　和

　　　　　　；（铁的相对原子质量以55.9计）

（4）若排除实验仪器和操作的影响因素，试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。

①方案一　　　　　（填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由是　　　　　　　；

②方案二　　　　　（填“准确”“不准确”“不一定准确”），理由是　　　　　　　。

Answer 1

(1)2    10      8       5       2       1         8

(2)碱      KMnO₄是强氧化剂，它会腐蚀乳胶管

(3)        

(4)①不一定准确      如果铁片中存在与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确

②不一定准确      如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe³⁺离子在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低；如果上述情况均不存在，则结果准确

注：本小题属于开放性试题，若回答“准确”或“不准确”且理由合理，可酌情给分。例如：考生回答

方案一准确，因为铁片中不存在能与稀硫酸反应并能生成氢气的其他金属，也不存在铁的氧化物

方案一不准确，如果铁片中存在与稀硫酸反应生成氢气的其他金属，会导致结果偏高；如果存在与稀硫酸反应而溶解、但不产生氢气的铁的氧化物，会导致结果偏低

方案二准确，铁片溶于稀硫酸后，除Fe²⁺外，其他可能存在的金属离子在酸性溶液中均不能被高锰酸钾氧化，也不存在氧化铁

方案二不准确，如果铁片中存在与稀硫酸反应而溶解的其他金属，生成的金属离子在酸性溶液中能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏高；如果存在与稀硫酸反应而溶解的铁的氧化物，生成的Fe³⁺离子在酸性溶液中不能被高锰酸钾氧化，会导致结果偏低

解析：本题结合铁元素含量测定实验对氧化还原、滴定实验、化学计算及实验结果的评价等综合进行考查。

（1）根据化合价升降法配平如下化学方程式：

故其化学计量数分别为：2、10、8、5、2、1、8。

（2）方案二中滴定实验时，KMnO₄溶液盛装在滴定管中，应选择酸式滴定管而不能用碱式滴定管，原因是KMnO₄溶液是强氧化剂，具有强氧化性，它能腐蚀碱式滴定管的橡皮管。

（3）根据题干条件，铁片中铁的质量分数分别为：

方案一中：×55.9 g·mol^-1/a g=

方案二中：0.02 mol·L^-1×0.025 L××55.9 g·mol^-1/ g=1.40/a

（4）本小题是对实验中测定结果进行误差分析和方案评价的问题，是属于开放性的问题，回答“准确”“不准确”或“不一定准确”均可，但要相应说明结论的理由，详见参考答案。