Question

20．某化學興趣小組測定某Fe₂（SO₄）₃樣品（只含少量FeCl₂雜質(zhì)）中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，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50mL 1.0mol/L稀硫酸和一定量的蒸餾水，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(yīng)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(zhuǎn)移到某容器內(nèi)，加熱、攪拌，直到固體由紅褐色全部變?yōu)榧t棕色后，在干燥器中冷卻至室溫后，稱量；
⑦…

請根據(jù)上面敘述，回答：
（1）上圖所示儀器中，本實驗步驟①②③中必須用到的儀器有E和CFG（填字母）．
（2）步驟②中：配制50mL，1.0mol/L稀H₂SO₄，用量筒量取98%（密度1.84g/cm³）的濃H₂SO₄體積為2.7 mL，在配制過程中，某學生觀察定容時俯視，所配溶液的濃度會偏高（填“偏高”、“偏低”或“無影響”）．
（3）樣品中的雜質(zhì)Fe²⁺有較強的還原性，完成并配平下列反應(yīng)的離子方程式□Fe²⁺+□ClO₂+□□=□Fe³⁺+□Cl^-+□H₂O
從理論上分析，上述實驗中若將氯水改為ClO₂時，對實驗結(jié)果造成不影響（填“偏大”“偏小”或“不影響”），等物質(zhì)的量的ClO₂與Cl₂的電子轉(zhuǎn)移數(shù)之比為5：2．
（4）若步驟⑥不在干燥器中冷卻，則測定的鐵元素的質(zhì)量分數(shù)會偏大（填“偏大”“偏小”或“不影響”）；若容器質(zhì)量是W₁g，最終容器和固體的總質(zhì)量是W₂ g，則樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{0.7（{W}_{2}-{W}_{1}）}{a}$×100%．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)各儀器的作用選取儀器；
（2）依據(jù)硫酸溶液稀釋溶質(zhì)物質(zhì)的量不變計算所需溶液體積；
（3）依據(jù)氧化還原反應(yīng)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(shù)一定，氧化劑改變不影響計算結(jié)果，氧化劑的氧化率是得到電子數(shù)之比；
（4）若步驟⑥不在干燥器中冷卻，會吸收空氣中的水蒸氣，稱量的質(zhì)量增大，則測定的鐵元素的質(zhì)量分數(shù)偏高；沉淀加熱直到固體由紅褐色全部變?yōu)榧t棕色，干燥稱量至恒重的標準是兩次稱量質(zhì)量不超過0.1g；
根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒，即紅棕色固體（ Fe₂O₃）中的鐵就是樣品中鐵，根據(jù)質(zhì)量分數(shù)的公式求出鐵元素的質(zhì)量分數(shù)．

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(zhì)的量濃度的溶液用容量瓶，故答案為：CFG；
（2）配制50mL，1.0mol/L稀H₂SO₄需要98%（密度1.84g/cm³）的濃H₂SO₄體積為設(shè)為Vml，依據(jù)稀釋前后溶液溶質(zhì)物質(zhì)的量不變，$\frac{Vml×1.84g/ml×98%}{98g/mol}$=0.05L×1.0mol/L，V=2.7ml，在配制過程中，某學生觀察定容時俯視，水未加入到刻度線，溶液濃度增大，
故答案為：2.7，偏高；
（3）反應(yīng)中，亞鐵離子變化為鐵離子，氯酸跟離子氯元素化合價從+4價變化為-1價，變化5價，電子轉(zhuǎn)移最小公倍數(shù)為5，依據(jù)電子守恒和原子守恒配平得到離子方程式為：5Fe²⁺+ClO₂+4 H⁺═5Fe³⁺+Cl^-+2H₂O；從理論上分析，上述實驗中若將氯水改為ClO₂時對實驗無影響，不同的是氧化劑不同，同量還原性物質(zhì)被氧化需要失去電子相同；等物質(zhì)的量的ClO₂與Cl₂的氧化效率之比為為轉(zhuǎn)移電子數(shù)之比，ClO₂～Cl^-～5e^-，Cl₂～2Cl^-～2e^-，所以1molClO₂與Cl₂的電子轉(zhuǎn)移之比為5：2，
故答案為：5；1；4H⁺；5；1；2；不影響；5：2；
（4）若步驟⑥不在干燥器中冷卻，會吸收空氣中的水蒸氣，稱量的質(zhì)量增大，則測定的鐵元素的質(zhì)量分數(shù)偏大；
因鐵元素質(zhì)量守恒，即紅棕色固體中的鐵就是樣品中鐵，F(xiàn)e₂O₃中鐵元素的質(zhì)量為（W₂-W₁）g×$\frac{112}{160}$，樣品中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)是$\frac{0.7（{W}_{2}-{W}_{1}）}{a}$×100%，
故答案為：偏大；$\frac{0.7（{W}_{2}-{W}_{1}）}{a}$×100%．

點評 本題考查了實驗探究方法和實驗測定，溶液配制過程，固體質(zhì)量稱量，氧化還原反應(yīng)配平是解題關(guān)鍵，注意實驗測定溶液體積的變化，題目難度中等．