Question

為了測定一置于空氣中的某硫酸酸化的FeSO₄的溶液中Fe²⁺被氧化的程度，某同學(xué)準確量取pH=1（忽略Fe²⁺、Fe³⁺的水解）的FeSO₄溶液200mL，加入過量的BaCl₂溶液，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥，得到沉淀27.96g；再另取同樣的FeSO₄溶液200mL，向其中加入過量的NaOH溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，待沉淀全部變?yōu)榧t褐色后，過濾、洗滌并灼燒所得固體，最終得到固體的質(zhì)量為8.00g
（1）反應(yīng)中涉及的化學(xué)方程式（至少3個）
（2）計算原200mLFeSO₄溶液中各種離子的濃度，并相應(yīng)的填入下表：

c（H+）	c（S O 2- 4 ）	c（Fe2+、Fe3+）

注：c（Fe²⁺、Fe³⁺）表示Fe²⁺和Fe³⁺的總的物質(zhì)的量濃度
（3）原200mL FeSO₄溶液中Fe²⁺被氧化的百分率（被氧化的Fe²⁺物質(zhì)的量占Fe²⁺和Fe³⁺總物質(zhì)的量的百分比）

 

．
（4）當Fe²⁺部分被氧化時，推導(dǎo)c(Fe2+、Fe3+)與c(H+)、c(S

O

2- 4

)的關(guān)系（要求寫出推導(dǎo)過程）

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）FeSO₄溶液200mL，加入過量的BaCl₂溶液，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥，得到沉淀27.96g為硫酸鋇沉淀；再另取同樣的FeSO₄溶液200mL，向其中加入過量的NaOH溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，待沉淀全部變?yōu)榧t褐色后，過濾、洗滌并灼燒所得固體，最終得到固體的質(zhì)量為8.00g為Fe₂O₃；
（2）依據(jù)溶液中PH計算氫離子濃度，生成沉淀為硫酸鋇，得到硫酸根離子濃度，追殺哦得到固體為氧化鐵計算物質(zhì)的量結(jié)合鐵元素守恒計算得到鐵元素物質(zhì)的量濃度；
（3）依據(jù)電荷守恒：2C（Fe²⁺）+3C（Fe³⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-），2C（Fe²⁺）+3C（Fe³⁺）=1.1mol/L；元素守恒c（Fe²⁺）、c（Fe³⁺）=0.5mol/L，列式計算鐵離子占鐵元素的百分比；
（4）依據(jù)極值分析計算，電荷守恒分析，若全部為亞鐵離子和鐵離子分析計算取值范圍；

解答： 解：（1）FeSO₄溶液200mL，加入過量的BaCl₂溶液，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥，得到沉淀27.96g為硫酸鋇沉淀，反應(yīng)化學(xué)方程式為：BaCl₂+FeSO₄=BaSO₄↓+FeCl₂；再另取同樣的FeSO₄溶液200mL，向其中加入過量的NaOH溶液，攪拌使其充分反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeCl₂+2NaOH=Fe（OH）₂↓+2NaCl，待沉淀全部變?yōu)榧t褐色后，反應(yīng)為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，過濾、洗滌并灼燒所得固體，最終得到固體的質(zhì)量為8.00g為Fe₂O₃，反應(yīng)額化學(xué)方程式為：2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O；
故答案為：BaCl₂+FeSO₄=BaSO₄↓+FeCl₂，F(xiàn)eCl₂+2NaOH=Fe（OH）₂↓+2NaCl，2Fe（OH）₃

△   .

Fe₂O₃+3H₂O；
（2）由pH=1得c（H⁺）=0.1mol?L^-1
由SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓得
c（SO₄^2-）=

28.0g 233g/mol

0.2L

=0.6mol?L^-1
因為最終固體物質(zhì)為Fe₂O₃，
所以n（Fe₂O₃）=

8.0g

160g/mol

=0.05mol
據(jù)鐵元素守恒得：
c（Fe²⁺、Fe³⁺）=

0.05mol×2

0.2L

=0.5 mol?L^-1
故答案為：0.1mol/L，0.6mol/L，0.5mol/L；
（3）電荷守恒：2C（Fe²⁺）+3C（Fe³⁺）+C（H⁺）=2C（SO₄^2-），
2C（Fe²⁺）+3C（Fe³⁺）=1.1mol/L；
c（Fe²⁺）、c（Fe³⁺）=0.5mol/L
c（Fe²⁺）=0.4mol/L
c（Fe³⁺）=0.1mol/L
FeSO₄溶液中Fe²⁺被氧化的百分率：

0.1mol/L

0.5mol/L

=20%；
故答案為：20%；
（4）若Fe²⁺沒被氧化，C（Fe²⁺）=C（SO₄^2-）-

1

2

C（H⁺）
若Fe²⁺全部被氧化，C（Fe²⁺）=

2

3

C（SO₄^2-）-

1

3

C（H⁺）
故當Fe²⁺部分被氧化時：C（SO₄^2-）-

1

2

C（H⁺）＞C（Fe²⁺、Fe³⁺）＞

2

3

C（SO₄^2-）-

1

3

C（H⁺）
答：當Fe²⁺部分被氧化時的離子濃度關(guān)系為：C（SO₄^2-）-

1

2

C（H⁺）＞C（Fe²⁺、Fe³⁺）＞

2

3

C（SO₄^2-）-

1

3

C（H⁺）；

點評：本題考查了物質(zhì)組成的實驗分析判斷，元素守恒、電解質(zhì)溶液中電荷守恒的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．