Question

7．某鐵礦石樣品除含SiO₂外，主要成分是鐵的氧化物．某化學興趣小組對鐵礦石進行探究．
（1）探究鐵礦石中鐵的價態(tài)．
①某同學將適量稀硝酸加入少許樣品中，加熱溶解；取少許溶液，滴加KSCN溶液后出現(xiàn)血紅色．由此得出該鐵礦石中鐵元素價態(tài)為+3的結論．你認為此結論不合理（填“合理”或“不合理”），其理由稀硝酸具有強氧化性，能將樣品中的+2價的鐵元素氧化為+3價．
②請完成下表對鐵元素價態(tài)的探究實驗：
限選試劑：3mol•L^-1H₂SO₄溶液、3% H₂O₂溶液、6mol•L^-1HNO₃溶液、0.01mol•L^-1KMnO₄溶液、稀NaOH溶液、0.1mol•L^-1KI溶液、20%KSCN溶液、蒸餾水．

實驗操作步驟	預期現(xiàn)象與結論
步驟1：用藥匙取少許樣品于試管中，用滴管滴加適量的3mol•L-1H2SO4溶液，加熱，充分反應后得到A溶液	-
步驟2：取2mLA溶液于試管中，用膠頭滴管滴加1～2滴20%KSCN溶液，振蕩試管	若溶液變紅色，樣品中含+3價的鐵元素
步驟3：另取2mLA溶液于試管中，用膠頭滴管滴加1～2滴0.01mol•L-1KMnO4溶液，振蕩試管	若溶液的紫紅色褪去，樣品中含+2價的鐵元素

（2）探究鐵礦石中鐵的含量．
將2.25g鐵礦石樣品經一系列化學處理，制得鐵元素全部為Fe²⁺的待測液250mL，利用反應5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O 對鐵礦石中鐵元素的含量進行測定．
①取25.00mL待測液進行滴定，平均消耗0.02mol•L^-1KMnO₄溶液的體積為25.00mL，求鐵礦石中鐵元素的質量分數(shù)（寫出計算過程，并保留3位有效數(shù)字）
②下列滴定方式中，最合理的是（夾持部分略去）b．

③在滴定過程中，不需要（填“需要”或“不需要”）指示劑來確定滴定終點．

Answer 1

分析 （1）①稀硝酸具有強氧化性，不能利用硝酸溶解；
②檢驗鐵離子用KSCN溶液，若變紅色說明含有鐵離子；檢驗亞鐵離子，用高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀褪色，說明含有亞鐵離子；
（2）①根據(jù)反應5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，可得出5Fe²⁺～MnO₄^-，消耗 MnO₄^-溶液體積為25.00mL時，求出反應的亞鐵離子的物質的量，再求出250mL溶液中亞鐵離子的物質的量和質量，再求質量分數(shù)；
②酸性溶液或強氧化性溶液應用酸式滴定管盛放；
③KMnO₄溶液呈紫色，自身可以作指示劑．

解答 解：（1）①稀硝酸具有強氧化性，不能利用硝酸溶解，稀硝酸能將樣品中+2價鐵元素氧化為+3價，則不合理，
故答案為：不合理；稀HNO₃具有強氧化性，能將樣品中+2價鐵元素氧化為+3價；
②檢驗鐵離子用KSCN溶液，取2mLA溶液于試管中，用膠頭滴管滴加1～2滴20%KSCN溶液，振蕩試管，若溶液變紅色說明含有鐵離子；檢驗亞鐵離子，用高錳酸鉀溶液，另取2mLA溶液于試管中，用膠頭滴管滴加1～2滴0.01mol•L^-1KMnO₄溶液，振蕩試管，若高錳酸鉀褪色，說明含有亞鐵離子；
故答案為：

實驗操作步驟	預期現(xiàn)象與結論
取2mLA溶液于試管中，用膠頭滴管滴加1～2滴20%KSCN溶液，振蕩試管	溶液變紅色
另取2mLA溶液于試管中，用膠頭滴管滴加1～2滴0.01mol•L-1KMnO4溶液，振蕩試管	溶液的紫紅色褪去

；
（2）①根據(jù)反應5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，可得出5Fe²⁺～MnO₄^-，消耗 MnO₄^-溶液體積為25.00mL時，則MnO₄^-物質的量為：0.02mol/L×0.025L=0.0005mol，鐵礦石中鐵元素的百分含量是：$\frac{0.0005mol×5×56g/mol×\frac{250}{25}}{2.25g}$×100%=62.2%，
答：鐵礦石中鐵元素的質量分數(shù)62.2%；
②酸性溶液或強氧化性溶液應用酸式滴定管，故答案為：b；
③KMnO₄溶液呈紅色，F(xiàn)e²⁺反應完畢，滴入最后一滴KMnO₄溶液，紫色不褪去，說明滴定到終點，不需要外加指示劑；
故答案為：不需要．

點評 本題考查了實驗設計的基本原理和離子的檢驗方法、物質含量的測定實驗方案設計，題目難度中等，側重于考查學生的實驗探究能力和計算能力，注意把握常見離子的檢驗方法．