Question

【題目】為測定鋁熱反應實驗所得“鐵塊”的成分，某學生興趣小組設計實驗流程如圖所示。

幾種氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。

	Fe2+	Fe3+	Al3+	Mg2+
開始沉淀時的pH	7.5	2.8	4.2	9.6
沉淀完全時的pH	9.0	4.0	5	11

(1)取溶解操作得到的溶液，向其中滴加KSCN溶液，發現溶液變血紅色。出現這種現象的原因，除了可能混有沒反應完的氧化鐵外，還有一個原因是_______________。

(2)沉鐵操作應調節溶液pH的范圍的為________，試劑B 選擇______。(填序號)

a.稀鹽酸 b.氧化鐵 c.MgCO3固體 d.氨水

(3)已知常溫下Fe(OH)3的Ksp=1.1×10-36，則鐵完全沉淀時溶液中c(Fe3+)=_____mol/L。

(4)根據流程得到的固體M質量_____(填“能”或“不能”)計算出鐵塊中金屬鐵的質量，原因是________________。

(5)另有小組采用滴定的方式測定“鐵塊”中鐵的含量(鐵元素只存在Fe和Fe2O3)，測定方式如下：

I.取10g“鐵塊”粉碎，加入足量氫氧化鈉溶液充分反應，過濾、洗滌、干燥，得到8.88g固體。將固體加入足量鹽酸溶解，獲得200mL溶液A；

II.取出10mL 溶液A 于錐形瓶，先加入足量的SnCl2溶液，將Fe3+全部轉化為Fe2+，除去過量的Sn2+；

III.加入一定量的硫酸和磷酸，并滴加指示劑。再向錐形瓶中滴加0.1000mol/LK2Cr2O7溶液，恰好完全反應時，共消耗12.50mL K2Cr2O7溶液。發生反應:Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O

①步驟I中加入足量氫氧化鈉溶液的作用為________________________。

②請計算樣品中Fe單質的質量分數__________(寫出計算過程)。

Answer 1

【答案】 熔融的鐵被空氣中氧氣氧化 4~4.2 d 1.1×10－6 不能 鐵塊中還可能含有氧化鋁等雜質 使鋁、氧化鋁等雜質完全溶解 72.8%

【解析】(1)取溶解操作得到的溶液，向其中滴加KSCN溶液，發現溶液變血紅色，說明溶液中存在Fe3+，可能是有沒反應完的氧化鐵，也有可能是熔融的鐵被空氣中氧氣氧化，故答案為：熔融的鐵被空氣中氧氣氧化；

(2)加入過氧化氫，將溶液中的亞鐵離子全部氧化生成鐵離子，根據氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH的數據可知，沉鐵操作時不能將鋁離子沉淀，應調節溶液pH的范圍為4~4.2，加入稀鹽酸，溶液的酸性增強，達不到沉鐵的目的；不能用氧化鐵，因為會引起紅色粉未M的質量偏大；也不能用MgCO3固體，因為MgCO3固體過量時會引起所得固體M則質量偏大，故應選用氨水，故選d；，故答案為：4~4.2；d；

(3)根據Fe(OH)3的Ksp=c(Fe3+)c3(OH-)=1.1×10-36，而pH=4，故c(OH-)=10-10mol/L，帶入Ksp=c(Fe3+)c3(OH-)=1.1×10-36，計算得c(Fe3+)=1.1×10-6mol/L，故答案為：1.1×10-6；

(4)根據流程得到的固體M中可能含有氧化鋁等雜質，因此不能根據M的質量計算出鐵塊中金屬鐵的質量，故答案為：不能；鐵塊中還可能含有氧化鋁等雜質；

(5)①步驟I中加入足量氫氧化鈉溶液，可以使鐵塊中的鋁、氧化鋁等雜質完全溶解，故答案為：使鋁、氧化鋁等雜質完全溶解；

②滴定中消耗的K2Cr2O7的物質的量=0.01250L×0.1000mol/L=0.00125mol，根據Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，根據鐵元素守恒，10mL溶液A中含有的Fe3+的物質的量=0.00125mol×6=0.0075mol，則200mL溶液A中含有的Fe3+的物質的量=0.0075mol×20=0.15mol，設Fe和Fe2O3的物質的量分別為x、y，則x+2y=0.15mol；56g/mol·x+160 g/mol·y=8.88g，解得x=0.13mol，y=0.01mol，樣品中Fe單質的質量分數=×100%= 72.8%，故答案為：72.8%。