Question

3．某氯化亚铁和氯化铁的混合物．现要测定其中铁元素的质量分数，按如图步骤进行实验：

请根据以上流程，回答下列问题：
（1）样品溶解过程中加入少量浓盐酸的目的是抑制亚铁离子和铁离子的水解．
操作Ⅰ所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须有胶头滴管和250mL容量瓶；（填仪器名称）
操作Ⅱ中可用的玻璃仪器是酸式滴定管或移液管．（填仪器名称）
（2）请写出加入氨水发生的离子反应方程式Fe³⁺+3NH₃+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺．
（3）沉淀洗涤的方法是向过滤器中加蒸馏水至沉淀表面浸没，自然滤出，重复此操作2-3次．
（4）将沉淀物灼烧，冷却到室温，用天平称量其质量为b₁ g，再次灼烧并冷却至室温称量其质量为b₂ g，若b₁-b₂=0.3g，则接下来还应进行的操作是继续加热，冷却至室温时，称量，直至两次连续称量质量差不超过0.1g．
若蒸发皿质量是W₁g，蒸发皿与加热后固体总质量是W₂g，则样品中铁元素的质量分数是$\frac{7（W{\;}_{2}-{W}_{1}）}{a}$．

Answer 1

分析 本实验目的是测定铁的质量分数，采取的方法是使样品溶解、将亚铁离子氧化成铁离子、加入氨水使铁离子沉淀，过滤将所得氢氧化铁灼烧最终生成氧化铁，然后通过氧化铁质量来求铁的质量分数，
（1）氯化亚铁和氯化铁的混合物溶于水时，铁离子水解会产生成氢氧化铁，所以加盐酸可以抑制其水解，操作Ⅰ是配制250mL溶液，操作中是从配制得的溶液中精确量取25mL溶液，据此判断仪器；
（2）加入氨水主要作用是将铁离子生成氢氧化铁沉淀，根据电荷守恒和元素书写离子方程式；
（3）沉淀洗涤的方法是向过滤器中加蒸馏水至沉淀表面浸没，自然滤出，重复此操作2-3次；
（4）两次连续称量的质量相差不能超过0.1g才能说明分解完全，故应继续加热并称量；加热分解所得的物质是Fe₂O₃，其质量为（W₂-W₁）g，由于去25mL溶液，故250mL溶液可以得到Fe₂O₃质量为10（W₂-W₁）g，根据化学式计算铁元素的质量，再利用质量分数的定义计算原氧化铁样品中铁元素的质量分数．

解答 解：（1）氯化亚铁和氯化铁的混合物溶于水时，铁离子水解会产生成氢氧化铁，所以加盐酸可以抑制其水解，操作Ⅰ是配制250mL溶液，所用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒外，还必须有胶头滴管和250 mL容量瓶，操作中是从配制得的溶液中精确量取25mL溶液，所以要用酸式滴定管或移液管，
故答案为：抑制亚铁离子和铁离子的水解；胶头滴管和250 mL容量瓶； 酸式滴定管或移液管；
（2）加入氨水主要作用是将铁离子生成氢氧化铁沉淀，反应的离子方程式为Fe³⁺+3NH₃+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺，
故答案为：Fe³⁺+3NH₃+3H₂O=Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（3）沉淀洗涤的方法是向过滤器中加蒸馏水至沉淀表面浸没，自然滤出，重复此操作2-3次，
故答案为：向过滤器中加蒸馏水至沉淀表面浸没，自然滤出，重复此操作2-3次；
（4）两次连续称量的质量相差不能超过0.1g才能说明分解完全，故应继续加热并称量，
250mL溶液可以得到Fe₂O₃质量为10（W₂-W₁）g，铁元素的质量为10（W₂-W₁）g×$\frac{112}{160}$=7（W₂-W₁）g，所以原氧化铁样品中铁元素的质量分数$\frac{7（W{\;}_{2}-{W}_{1}）}{a}$，
故答案为：继续加热，冷却至室温时，称量，直至两次连续称量质量差不超过0.1g；$\frac{7（W{\;}_{2}-{W}_{1}）}{a}$．

点评 本题考查溶液配制、沉淀的洗涤、对实验操作的理解与实验方案的评价、化学计算等，难度中等，清楚测定原理是解题的关键，是对所学知识的综合运用，需要学生具有扎实的基础与运用知识分析解决问题的能力．