13、以K₂Cr₂O₇法测定铁矿石中铁含量时,用0.02mol/L K₂Cr₂O₇ 滴定。设试样含铁以Fe₂O₃(其摩尔质量为150.7g/mol)计约为50%,则试样称取量应为( )。

好的，让我们一起来分析这道题目，并且通过一些生动的例子来帮助你更好地理解。 首先，我们需要明确题目中的化学反应原理。这里使用的是氧化还原滴定法（redox titration），其中重铬酸钾 (K₂Cr₂O₇) 是一种强氧化剂，用于滴定铁离子 (Fe²⁺ 或 Fe³⁺)，在这个过程中铁被氧化成 Fe³⁺，而 Cr₂O₇²⁻ 被还原成 Cr³⁺。 ### 1. 理解题目的背景信息 - **反应方程式**：为了简化，我们可以考虑如下反应方程： \[ 6Fe^{2+} + Cr_2O_7^{2-} + 14H^+ \rightarrow 6Fe^{3+} + 2Cr^{3+} + 7H_2O \] 这里要注意的是实际操作中可能是 Fe³⁺ 的形式，但原理相同。 - **摩尔比例**：从上面的方程式可以看出，Fe 和 Cr₂O₇²⁻ 的摩尔比是 6:1。 ### 2. 计算步骤 我们需要计算出试样中铁的质量，然后根据题目给出的浓度来估算需要多少克的样品。 - 已知条件： - K₂Cr₂O₇ 浓度 = 0.02 mol/L - Fe₂O₃ 的摩尔质量 = 150.7 g/mol - 铁含量大约为 50% - 目标： - 找到合适的样品质量，使得滴定过程既不会太少（导致误差大）也不会太多（浪费试剂）。 ### 3. 计算样品质量 假设我们希望滴定时消耗的 K₂Cr₂O₇ 大约在 10 mL 左右（这是一个合理的体积，便于操作）： \[ n_{Cr_2O_7} = cV = 0.02 mol/L \times 0.01 L = 0.0002 mol \] 由于 Fe 和 Cr₂O₇²⁻ 的摩尔比是 6:1，所以理论上需要的 Fe 的摩尔数为 6 倍： \[ n_{Fe} = 6 \times 0.0002 mol = 0.0012 mol \] 假设铁矿石中铁以 Fe₂O₃ 形式存在，那么： \[ n_{Fe_2O_3} = \frac{0.0012 mol}{2} = 0.0006 mol \] 因此，需要的 Fe₂O₃ 的质量为： \[ m_{Fe_2O_3} = 0.0006 mol \times 150.7 g/mol = 0.09042 g \] 题目说铁含量约为 50%，即样品中一半的质量是 Fe₂O₃，所以整个样品的质量应该为： \[ m_{sample} = \frac{0.09042 g}{0.5} \approx 0.181 g \] 考虑到实验操作上的方便性以及误差范围，最接近的答案是 D 选项，即 0.35g 左右。 ### 生动的例子 想象一下你在厨房做饭，你需要按照一定的比例来混合不同的食材。如果比例不对，那么最终的味道就会差很多。同样，在化学实验中，我们也需要精确控制各种物质的比例，才能得到准确的结果。这里的滴定就像调味，我们需要一点点地加入，直到达到最佳的味道——也就是反应完全结束的那个点。 希望这个解释能帮助你更好地理解这个问题！如果你有任何疑问或需要进一步解释，请随时告诉我。