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(jì)了兩套實(shí)驗(yàn)方案:
方案一:用酸性KMnO₄溶液滴定測定鐵元素的含量
⑴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(shí)驗(yàn)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100 mL溶液，取20. 00 mL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(shí)驗(yàn)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)若某同學(xué)設(shè)計(jì)以原電池的形式實(shí)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

（15分（1）5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺＝5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O （2分） （2）B （1分）
（3）50mL容量瓶（2分，不答規(guī)格得0分） （4）0.28c₁v₁（2分）
（5）將Fe^2＋氧化成Fe^3＋（2分） （6）灼燒 （1分） （7）0.07a （2分）
（8）O₂＋4e^－＋4H^＋＝2H₂O（2分）

試題分析：（1）酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，MnO₄^－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。
（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)，裝置A和C中均是堿式滴定管，所以B最合適。
（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、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管、250mL容量瓶，遠(yuǎn)程還缺少250mL容量瓶。
（4）消耗高錳酸鉀得物質(zhì)的量是0.001c₁v₁mol，根據(jù)方程式可知，亞鐵離子的物質(zhì)的量是0.005c₁v₁mol，則5片補(bǔ)血劑樣品中亞鐵離子的物質(zhì)的量是0.005c₁v₁mol×＝0.025c₁v₁mol，所以每片補(bǔ)血劑樣品中亞鐵離子的物質(zhì)的量是0.005c₁v₁mol，因此每片補(bǔ)血劑含鐵元素的質(zhì)量是0.005c₁v₁mol×56g/mol＝0.28c₁v₁g。
（5）要將亞鐵離子氧化生成鐵離子，則需要加入氧化劑。雙氧水是常用的綠色氧化劑，因此雙氧水的作用是將Fe^2＋氧化成Fe^3＋。
（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、洗滌氫氧化鐵，然后灼燒生成的氧化鐵，冷卻后稱量氧化鐵的質(zhì)量。
（7）根據(jù)鐵原子守恒可知，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，所以每片補(bǔ)血劑含鐵元素的質(zhì)量為＝0.07ag；
（8）原電池中正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。氧氣在正極通入，且溶液顯酸性，所以正極電極反應(yīng)式為O₂＋4e^－＋4H^＋＝2H₂O。