Question

8．高純度的綠礬（FeSO₄•7H₂O）是治療缺鐵性貧血的特效藥．下面是以商品級(jí)純度鐵屑（含少量錫等雜質(zhì)）生產(chǎn)綠礬的一種方法：

已知：在H₂S飽和溶液中，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH為3.0，沉淀完全時(shí)的pH為5.5．
（1）檢驗(yàn)所得綠礬晶體中是否含有Fe³⁺的實(shí)驗(yàn)操作是取少量晶體溶于水，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，表明不含有Fe³⁺．
（2）操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是使Sn²⁺完全變成SnS沉淀，而Fe²⁺不沉淀；通入硫化氫至飽和的目的是：①除去操作I所得溶液中含有的Sn²⁺等雜質(zhì)離子；
②除去Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S+2H⁺．
（3）操作IV的順序依次為：蒸發(fā)濃縮（或蒸發(fā)）、降溫結(jié)晶．
（4）操作IV得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌，其目的是：
①除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)；②降低洗滌過(guò)程中FeSO₄•7H₂O的損耗．
（5）測(cè)定綠礬產(chǎn)品中Fe²⁺含量的方法是：
a．稱取2.8500g綠礬產(chǎn)品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，反應(yīng)為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．計(jì)算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.54%．

Answer 1

分析 鐵屑加入稀硫酸生成硫酸亞鐵、硫酸錫，過(guò)濾后得到濾液，將濾液加入稀硫酸酸化，并通入硫化氫，可生成SnS沉淀并防止亞鐵離子被氧化，過(guò)濾后得到濾液為硫酸亞鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃硫酸、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）依據(jù)三價(jià)鐵離子的檢驗(yàn)方法分析回答，三價(jià)鐵離子遇硫氰酸鉀溶液變血紅色；
（2）依據(jù)流程關(guān)系圖分析，在H₂S飽和溶液中，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH為3.0，操作Ⅱ加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液PH=2為了除去雜質(zhì)離子Sn²⁺；通入硫化氫制飽和，硫化氫是強(qiáng)還原劑，目的是沉淀錫離子，還原鐵離子，防止亞鐵離子被氧化；
（3）操作IV的目的是從濾液中析出綠礬晶體，利用蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶洗滌得到晶體；
（4）操作IV得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌目的是洗去表面雜質(zhì)，溫度降低綠礬溶解度降低，減少綠礬晶體的損失；
（5）依據(jù)滴定實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作的誤差分析方法進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）檢驗(yàn)所得綠礬晶體中是否含有Fe³⁺的實(shí)驗(yàn)操作是利用三價(jià)鐵離子檢驗(yàn)方法分析，三價(jià)鐵離子遇硫氰酸根離子會(huì)反應(yīng)生成硫氰酸鐵血紅色，證明鐵離子的存在，
故答案為：取少量晶體溶于水，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，表明不含有Fe³⁺；
（2）已知：在H₂S飽和溶液中，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開(kāi)始沉淀時(shí)溶液的pH為3.0，沉淀完全時(shí)的pH為5.5，操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是，在溶液PH=2時(shí)，Sn²⁺完全沉淀，亞鐵離子不沉淀，通入硫化氫至飽和的目的是：硫化氫具有強(qiáng)還原性，除去Fe³⁺，反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S+2H⁺，
故答案為：使Sn²⁺完全變成SnS沉淀，而Fe²⁺不沉淀；2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S+2H⁺；
（3）溶液中得到晶體，需要對(duì)溶液進(jìn)行加熱蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶析出，過(guò)濾洗滌等，所以操作IV的順序依次為：蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌，
故答案為：蒸發(fā)濃縮（或蒸發(fā)）；
（4）冰水溫度低，物質(zhì)溶解度減小，可以洗去沉淀表面的雜質(zhì)離子，避免綠礬溶解帶來(lái)的損失，
故答案為：降低洗滌過(guò)程中FeSO₄•7H₂O的損耗；
（5）a．稱取2.8500g綠礬產(chǎn)品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL；依據(jù)反應(yīng)方程式減小計(jì)算：
  5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
  5      1
  n（Fe²⁺）  0.01000mol/L×0.0200L
計(jì)算得到；n（Fe²⁺）=0.001mol；
則250mL溶液中含F(xiàn)e²⁺=0.001mol×$\frac{250}{25}$=0.01mol；
FeSO₄•7H₂O物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量=0.01mol×278g/mol=2.78g；
質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{2.78g}{2.85g}$×100%=97.54%；
故答案為：97.54%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鐵鹽亞鐵鹽的性質(zhì)應(yīng)用，分離混合物的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)和分析判斷，滴定實(shí)驗(yàn)的分析判斷，數(shù)據(jù)計(jì)算，誤差分析的方法，題目難度中等．