《2026年新高考5年真题高中化学全一册通用版广东专版》

5. [2024·安徽卷，16T，14分]测定铁矿石中铁含量的传统方法是$ SnCl_2 -HgCl_2 -K_2 Cr_2 O_7$滴定法。研究小组用该方法测定质量为$a\ g$的某赤铁矿试样中的铁含量。
【配制溶液】
①$c\ mol· L^{-1} K_2 Cr_2 O_7$标准溶液。
②$ SnCl_2$溶液：称取$6\ g\ SnCl_2 · 2 H_2 O$溶于$20\ mL$浓盐酸，加水至$100\ mL$，加入少量锡粒。
【测定含量】按图所示(加热装置略去)操作步骤进行实验。

已知：氯化铁受热易升华；室温时$ HgCl_2$可将$ Sn^{2+}$氧化为$ Sn^{4+}$，难以氧化$ Fe^{2+}$；$ Cr_2 O_7^{2-}$可被$ Fe^{2+}$还原为$ Cr^{3+}$。
回答下列问题：
(1)下列仪器在本实验中必须用到的有容量瓶、量筒(填名称)。

(2)结合离子方程式解释配制$ SnCl_2$溶液时加入锡粒的原因：$\mathrm{Sn^{2+}}$ 易被空气氧化为 $\mathrm{Sn^{4+}}$，离子方程式为 $\mathrm{2Sn^{2+} + O_2 + 4H^+ = 2Sn^{4+} + 2H_2O}$，加入 $\mathrm{Sn}$，发生反应 $\mathrm{Sn^{4+} + Sn = 2Sn^{2+}}$，可防止 $\mathrm{Sn^{2+}}$ 被氧化。
(3)步骤Ⅰ中“微热”的原因是升高温度可加快赤铁矿试样与浓盐酸的反应速率；同时温度不宜过高，防止 $\mathrm{HCl}$ 挥发。
(4)步骤Ⅲ中，若未“立即滴定”，则会导致测定的铁含量偏小(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(5)若消耗$c\ mol· L^{-1} K_2 Cr_2 O_7$标准溶液$V\ mL$，则$a\ g$试样中$ Fe$的质量分数为$\frac{33.6cV}{a}\%$(用含$a$、$c$、$V$的代数式表示)。
(6)$ SnCl_2 -TiCl_3 -KMnO_4$滴定法也可测定铁的含量，其主要原理是利用$ SnCl_2$和$ TiCl_3$将铁矿石试样中$ Fe^{3+}$还原为$ Fe^{2+}$，再用$ KMnO_4$标准溶液滴定。
①从环保角度分析，该方法相比于$ SnCl_2 -HgCl_2 -K_2 Cr_2 O_7$滴定法的优点是不会生成挥发性有毒物质 $\mathrm{Hg}$；不用额外加指示剂，$\mathrm{KMnO_4}$ 自身可作指示剂。
②为探究$ KMnO_4$溶液滴定时，$ Cl^-$在不同酸度下对$ Fe^{2+}$测定结果的影响，分别向下列溶液中加入$1$滴$0.1\ mol· L^{-1} KMnO_4$溶液，现象如表：

表中试剂X为蒸馏水；根据该实验可得出的结论是$\mathrm{Cl^-}$ 在酸性较强时会还原 $\mathrm{MnO_4^-}$ 影响 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 测定结果。

答案： 5.参考答案
(1)容量瓶、量筒
(2)$\mathrm{Sn^{2+}}$ 易被空气氧化为 $\mathrm{Sn^{4+}}$，离子方程式为 $\mathrm{2Sn^{2+} + O_2 + 4H^+ = 2Sn^{4+} + 2H_2O}$，加入 $\mathrm{Sn}$，发生反应 $\mathrm{Sn^{4+} + Sn = 2Sn^{2+}}$，可防止 $\mathrm{Sn^{2+}}$ 被氧化
(3)升高温度可加快赤铁矿试样与浓盐酸的反应速率；同时温度不宜过高，防止 $\mathrm{HCl}$ 挥发
(4)偏小
(5)$\frac{33.6cV}{a}\%$
(6)①不会生成挥发性有毒物质 $\mathrm{Hg}$；不用额外加指示剂，$\mathrm{KMnO_4}$ 自身可作指示剂 ②蒸馏水 $\mathrm{Cl^-}$ 在酸性较强时会还原 $\mathrm{MnO_4^-}$ 影响 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 测定结果
命题意图 本题以测定赤铁矿试样中铁含量的实验为素材，涉及实验仪器、误差分析、质量分数计算等知识，体现了“科学探究与创新意识”“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养。
解题思路 浓盐酸与赤铁矿试样反应，发生反应 $\mathrm{Fe_2O_3 + 6H^+ = 2Fe^{3+} + 3H_2O}$，滴加稍过量的 $\mathrm{SnCl_2}$ 将 $\mathrm{Fe^{3+}}$ 还原为 $\mathrm{Fe^{2+}}$，$\mathrm{Sn^{2+} + 2Fe^{3+} = 2Fe^{2+} + Sn^{4+}}$，冷却后滴加 $\mathrm{HgCl_2}$ 饱和溶液，将多余的 $\mathrm{Sn^{2+}}$ 氧化为 $\mathrm{Sn^{4+}}$，加入硫酸和磷酸混合液后，滴加指示剂，立即用 $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$ 进行滴定，将 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 氧化为 $\mathrm{Fe^{3+}}$。
(1)配制 $\mathrm{K_2Cr_2O_7}$ 标准溶液需要用到容量瓶，配制 $\mathrm{SnCl_2}$ 溶液需要用到量筒，滴定需要用到酸式滴定管，但题中给出的是碱式滴定管，因此给出仪器中，本实验必须用到容量瓶、量筒。
(3)步骤Ⅰ中“微热”是为了加快试样与浓盐酸的反应速率，且“微热”可防止 $\mathrm{HCl}$ 大量挥发。
(4)步骤Ⅲ中，若未“立即滴定”，$\mathrm{Fe^{2+}}$ 易被空气中的 $\mathrm{O_2}$ 氧化为 $\mathrm{Fe^{3+}}$，导致测定的铁含量偏小。
(5)根据离子方程式 $\mathrm{6Fe^{2+} + Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ = 2Cr^{3+} + 6Fe^{3+} + 7H_2O}$ 可得，$n(\mathrm{Fe^{2+}}) = 6×10^{-3}cV\ \mathrm{mol}$，$\mathrm{Fe}$ 的质量为 $6×10^{-3}cV\ \mathrm{mol×56\ g· mol^{-1}} = 0.336cV\ \mathrm{g}$，$a\ \mathrm{g}$ 试样中 $\mathrm{Fe}$ 的质量分数为 $\frac{0.336cV\ \mathrm{g}}{a\ \mathrm{g}}×100\%=\frac{33.6cV}{a}\%$。
(6)②$2\ \mathrm{mL}\ 0.3\ \mathrm{mol· L^{-1}}\ \mathrm{NaCl}$ 溶液 $+ 0.5\ \mathrm{mL}$ 试剂 $\mathrm{X}$，为空白试验，因此 $\mathrm{X}$ 为蒸馏水。由实验可知，酸性越强，$\mathrm{Cl^-}$ 被 $\mathrm{KMnO_4}$ 氧化的可能性越大，对 $\mathrm{Fe^{2+}}$ 测定结果造成干扰的可能性越大，因此在 $\mathrm{KMnO_4}$ 标准液进行滴定时，要控制溶液的 $\mathrm{pH}$。