Question

某化學興趣小組測定某FeCl₃樣品（只含少量FeCl₂雜質）中鐵元素的質量分數，按以下實驗步驟進行操作：
①稱取a g樣品，置于燒杯中；
②加入適量鹽酸和蒸餾水，使樣品溶解，然后準確配制成250.00mL溶液；
③量取25.00mL步驟②中配得的溶液，置于燒杯中，加入適量的氯水，使反應完全；
④加入過量氨水，充分攪拌，使沉淀完全；
⑤過濾，洗滌沉淀；
⑥將沉淀轉移到某容器內，加熱、攪拌，直到固體由紅褐色全部變為紅棕色后，在干燥器中冷卻至室溫后，稱量；
⑦…．
請根據上面敘述，回答：

（1）圖所示儀器中，本實驗步驟①②③中必須用到的儀器是E和

CFG

（填字母）．
（2）步驟②中加入鹽酸的作用

增強溶液酸性，抑止Fe²⁺Fe³⁺水解；

．
（3）寫出步驟④中發生反應的離子方程式

Fe³⁺+3NH₃?H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺

．
（4）樣品中的雜質Fe²⁺有較強的還原性，完成并配平下列反應的離子方程式

6

Fe²⁺+

1

ClO₃^-+

6

═

6

Fe³⁺+

1

Cl^-+

3

H₂O
從理論上分析，上述實驗中若將氯水改為NaClO₃時，對實驗結果造成

無影響

（填偏大、偏小或不影響），等物質的量的NaClO₃與Cl₂的氧化效率之比為

3：1

（5）第⑥步的操作中，將沉淀物轉移到

坩堝

（填儀器名稱）中加熱，冷卻至室溫，稱量其質量為m₁g，再次加熱并冷卻至室溫稱量其質量為m₂g，若m₁與m₂差值較大，接下來的操作應當是

繼續加熱一段時間后，把坩堝放置于干燥器中冷卻，再稱量，至最后兩次稱得的質量差不超過0.1g為止

．
（6）本實驗需要稱量的最少次數是

5

次，若容器質量是W₁g，最終容器和固體的總質量是W₂g，則樣品中鐵元素的質量分數為

7(W2-W1)

a

×100%

．（列出算式，不需化簡）
（7）已知Cl₂與熱的NaOH溶液可發生如下反應：
3Cl₂+6NaOH

△   .

5NaCl+NaClO₃+3H₂O
則Fe³⁺、KClO₃、Cl₂三種物質其氧化性由強到弱的順序是

KClO₃＞Cl₂＞Fe³⁺

．

Answer 1

分析：（1）根據各儀器的作用選取儀器；
（2）防止FeCl₃和FeCl₂水解分析；
（3）步驟④是鐵離子和一水合氨反應生成氫氧化鐵沉淀和銨根離子的反應；
（4）依據氧化還原反應電子守恒、原子守恒配平離子方程式；還原劑一定，需要的氧化劑可以是氯氣或氯酸鈉，還原劑失電子數一定，氧化劑改變不影響計算結果，氧化劑的氧化率是得到電子數之比；
（5）沉淀加熱直到固體由紅褐色全部變為紅棕色，固體加熱在坩堝中進行；干燥稱量至恒重的標準是兩次稱量質量不超過0.1g；
（6）依據實驗步驟分析可知，稱量操作為稱量樣品質量、稱量坩堝質量，稱量坩堝和沉淀質量，再進行兩次稱量到恒重，存在過程中稱量根據鐵元素質量守恒，即紅棕色固體（Fe₂O₃）中的鐵就是樣品中鐵，根據質量分數的公式求出鐵元素的質量分數；
（7）依據氧化還原反應中氧化劑的氧化性大于氧化產物分析判斷；

解答：解：（1）稱量藥品用天平，氯化鐵和氯化亞鐵的水溶液都呈酸性，所以準確量取25.00mL步驟②中配得的溶液用酸式滴定管，配制一定物質的量濃度的溶液用容量瓶；
故選：C F G；
（2）因FeCl₃和FeCl₂能發生水解；加入鹽酸增強溶液酸性，抑止Fe²⁺Fe³⁺水解；
故答案為：增強溶液酸性，抑止Fe²⁺Fe³⁺水解；
（3）步驟④中鐵離子和一水合氨反應生成氫氧化鐵沉淀和銨根離子的反應，反應的離子方程式為：Fe³⁺+3NH₃?H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
故答案為：Fe³⁺+3NH₃?H₂O═Fe（OH）₃↓+3NH₄⁺；
（4）反應中，亞鐵離子變化為鐵離子，氯酸跟離子氯元素化合價從+5價變為-1價，變化6價，電子轉移最小公倍數為6，依據電子守恒和原子守恒配平得到離子方程式為：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；從理論上分析，上述實驗中若將氯水改為NaClO₃時對實驗無影響，不同的是氧化劑不同，同量還原性物質被氧化需要失去電子相同；等物質的量的NaClO₃與Cl₂的氧化效率之比為為轉移電子數之比，NaClO₃～Cl^-～6e^-，Cl₂～2Cl^-～2e^-，所以1molNaClO₃與Cl₂的氧化效率之比為3：1；
故答案為：6、1、6、6、1、3；無影響；3：1；
（5）將沉淀轉移到坩堝內，加熱、攪拌，直到固體由紅褐色全部變為紅棕色后，在干燥器中冷卻至室溫后，稱量制恒重，兩次稱量數值不超過0.1g；
故答案為：坩堝；繼續加熱一段時間后，把坩堝放置于干燥器中冷卻，再稱量，至最后兩次稱得的質量差不超過0.1g為止；
（6）依據實驗步驟分析可知，稱量操作為稱量樣品質量、稱量坩堝質量，稱量坩堝和沉淀質量，再進行兩次稱量到恒重，本實驗需要稱量的最少次數是5次；
因鐵元素質量守恒，即紅棕色固體中的鐵就是樣品中鐵，
Fe₂O₃中鐵元素的質量為（W₂-W₁）g×

112

160

，
樣品中鐵元素的質量分數是

1120(W2-W1)

160a

×100%=

7(W2-W1)

a

×100%，
故答案為：5，

7(W2-W1)

a

×100%．
（7）6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，Cl₂+2Fe²⁺═2Fe³⁺+2Cl^-；分析反應3Cl₂+6NaOH

△   .

5NaCl+NaClO₃+3H₂O，得到5Cl^-+ClO₃^-+6H⁺═3H₂O+3Cl₂↑氧化劑的氧化性大于氧化產物，則Fe³⁺、KClO₃、Cl₂三種物質其氧化性由強到弱的順序是KClO₃＞Cl₂＞Fe³⁺；
故答案為：KClO₃＞Cl₂＞Fe³⁺；

點評：本題考查了氧化還原反應的強弱分析，離子方程式配平的電子守恒應用，實驗探究物質性質的分析判斷，實驗基本操作的熟練掌握程度，題目難度中等．