Question

为测定铝热反应实验所得“铁块”的成分，某学生兴趣小组设计实验流程如图所示。
 

几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示。

	Fe^2+	Fe^3+	Al^3+	Mg^2+
开始沉淀时的pH	7.5	2.8	4.2	9.6
沉淀完全时的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，发现溶液变血红色。出现这种现象的原因，除了可能混有没反应完的氧化铁外，还有一个原因是_______________。

(2)沉铁操作应调节溶液pH的范围的为________，试剂B 选择______。(填序号)

a.稀盐酸     b.氧化铁    c.MgCO₃固体    d.氨水

(3)已知常温下Fe(OH)₃的K_sp=1.1×10^-36，则铁完全沉淀时溶液中c(Fe³⁺)=_____mol/L。

(4)根据流程得到的固体M质量_____(填“能”或“不能”)计算出铁块中金属铁的质量，原因是________________。

(5)另有小组采用滴定的方式测定“铁块”中铁的含量(铁元素只存在Fe和Fe₂O₃)，测定方式如下：

I.取10g“铁块”粉碎，加入足量氢氧化钠溶液充分反应，过滤、洗涤、干燥，得到8.88g固体。将固体加入足量盐酸溶解，获得200mL溶液A；

II.取出10mL 溶液A 于锥形瓶，先加入足量的SnCl₂溶液，将Fe³⁺全部转化为Fe²⁺，除去过量的Sn²⁺；

III.加入一定量的硫酸和磷酸，并滴加指示剂。再向锥形瓶中滴加0.1000mol/LK₂Cr₂O₇溶液，恰好完全反应时，共消耗12.50mL K₂Cr₂O₇溶液。发生反应:Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺==2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O

①步骤I中加入足量氢氧化钠溶液的作用为________________________。

②请计算样品中Fe单质的质量分数__________(写出计算过程)。

Answer

熔融的铁被空气中氧气氧化 4~4.2 d 1.1×10－6 不能 铁块中还可能含有氧化铝等杂质 使铝、氧化铝等杂质完全溶解 72.8%

【解析】(1)取溶解操作得到的溶液，向其中滴加KSCN溶液，发现溶液变血红色，说明溶液中存在Fe3+，可能是有没反应完的氧化铁，也有可能是熔融的铁被空气中氧气氧化，故答案为：熔融的铁被空气中氧气氧化；

(2)加入过氧化氢，将溶液中的亚铁离子全部氧化生成铁离子，根据氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH的数据可知，沉铁操作时不能将铝离子沉淀，应调节溶液pH 的范围为4~4.2，加入稀盐酸，溶液的酸性增强，达不到沉铁的目的；不能用氧化铁，因为会引起红色粉未M的质量偏大；也不能用MgCO3固体，因为MgCO3固体过量时会引起所得固体M则质量偏大，故应选用氨水，故选d；，故答案为：4~4.2；d；

(3)根据Fe(OH)3的Ksp=c(Fe3+)•c3(OH-)=1.1×10-36，而pH=4，故c(OH-)=10-10mol/L，带入Ksp=c(Fe3+)•c3(OH-)=1.1×10-36，计算得c(Fe3+)=1.1×10-6mol/L，故答案为：1.1×10-6；

(4)根据流程得到的固体M中可能含有氧化铝等杂质，因此不能根据M的质量计算出铁块中金属铁的质量，故答案为：不能；铁块中还可能含有氧化铝等杂质；

(5)①步骤I中加入足量氢氧化钠溶液，可以使铁块中的铝、氧化铝等杂质完全溶解，故答案为：使铝、氧化铝等杂质完全溶解；

②滴定中消耗的K2Cr2O7的物质的量=0.01250L×0.1000mol/L=0.00125mol，根据Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2O，根据铁元素守恒，10mL 溶液A中含有的Fe3+的物质的量=0.00125mol×6=0.0075mol，则200mL 溶液A中含有的Fe3+的物质的量=0.0075mol×20=0.15mol，设Fe和Fe2O3的物质的量分别为x、y，则x+2y=0.15mol；56g/mol·x+160 g/mol·y=8.88g，解得x=0.13mol，y=0.01mol，样品中Fe单质的质量分数=×100%= 72.8%，故答案为：72.8%。