Question

中國醫(yī)學(xué)博大精深，很多化學(xué)物質(zhì)很早出現(xiàn)了我國著名的醫(yī)書中，如《本草綱目》中就有記載：“綠礬（FeSO₄?7H₂O）又名皂礬，主要藥用功能是除濕，解毒，收斂，止血”．下面是某化學(xué)興趣小組的同學(xué)查閱資料后，以市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質(zhì)）為原料，設(shè)計(jì)制備純凈綠礬的流程：

請(qǐng)根據(jù)相關(guān)信息和該小組同學(xué)的設(shè)計(jì)流程，回答下列問題：
（1）檢驗(yàn)制得的綠礬晶體中是否含有Fe³⁺，最好選用試劑

 

；
A、KSCN  B、NaOH溶液  C、KmnO₄  D、氯水
（2）濾液A中主要成份是

 

；
（3）操作中通入硫化氫至飽和的主要目的是

 

，在溶液中用稀硫酸調(diào)節(jié)pH=2的目的是

 

；
（4）操作I包含的實(shí)驗(yàn)操作依次為蒸發(fā)濃縮、

 

、

 

；
（5）試驗(yàn)結(jié)束后，該小組同學(xué)為測定綠礬產(chǎn)品中Fe²⁺含量，稱取2.850g綠礬產(chǎn)品，溶解配置成250mL溶液，取25.00mL該溶液于錐形瓶中，用硫醋酸化的0.010molL^-1的KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，滴定結(jié)束后消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．
①滴定時(shí)盛放KMnO₄溶液的儀器為

 

（填儀器名稱）
②上述樣品中FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用,制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：以市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質(zhì)）為原料，制備純凈綠礬流程為：加入足量稀硫酸，鐵和硫酸反應(yīng)Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑ 生成硫酸亞鐵，錫和硫酸反應(yīng)Sn+H₂SO₄=SnSO₄+H₂↑，氧化鐵和硫酸反應(yīng)Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，因氧化鐵為少量，所以Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄過濾所得濾液A為FeSO₄、SnSO₄，通入硫化氫，生成硫化亞錫，在溶液中用稀硫酸調(diào)節(jié)pH=2，硫化亞錫不溶于稀硫酸，可除去溶液中的Sn²⁺離子，同時(shí)可防止Fe²⁺離子生成沉淀，過濾沉淀為硫化亞錫，濾液B為FeSO₄，通過蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶、過濾洗滌干燥得到產(chǎn)品．
（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）根據(jù)以上分析濾液A中主要成份是FeSO₄、SnSO₄；
（3）根據(jù)硫化亞錫不溶于稀硫酸，不溶于水，pH=2Fe²⁺離子未生成沉淀分析解答；
（4）因?yàn)榫G礬晶體是結(jié)晶水合物，所以要從濾液D中得到綠礬晶體，不能直接蒸干，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、自然干燥；
（5）①高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，結(jié)合酸堿滴定管的構(gòu)造解答；②根據(jù)氧化還原反應(yīng)的計(jì)算原則是電子得失總數(shù)相等，得出KMnO₄與Fe²⁺的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由KMnO₄求出Fe²⁺的量，因?yàn)闃悠放涑闪?50mL溶液，滴定時(shí)取用了25.00mL，所以乘以10．

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，
A、KSCN溶液和三價(jià)鐵離子反應(yīng)生成血紅色溶液，可以檢驗(yàn)鐵離子的檢驗(yàn)，故A符合；
B、NaOH溶液和亞鐵離子反應(yīng)生成白色沉淀迅速變化為灰綠色最后變?yōu)榧t褐色，和鐵離子反應(yīng)生成紅褐色沉淀，不能檢驗(yàn)鐵離子的存在，故B不符合；
C、KMnO₄溶液不與鐵離子反應(yīng)物現(xiàn)象發(fā)生，故C不符合；
D、氯水不能用于檢驗(yàn)Fe³⁺，由于溶液中含有Fe²⁺，易被氯氣氧化為鐵離子產(chǎn)生誤檢，故D不符合；
故答案為：A；
（2）市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質(zhì)），加入足量稀硫酸，鐵和硫酸反應(yīng)Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑ 生成硫酸亞鐵，錫和硫酸反應(yīng)Sn+H₂SO₄=SnSO₄+H₂↑，氧化鐵和硫酸反應(yīng)Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，因氧化鐵為少量，所以Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄過濾所得濾液A為FeSO₄、SnSO₄，
故答案為：FeSO₄、SnSO₄；
（3）通入硫化氫，生成硫化亞錫，在溶液中用稀硫酸調(diào)節(jié)pH=2，硫化亞錫不溶于稀硫酸，可除去溶液中的Sn²⁺離子，同時(shí)可防止Fe²⁺離子生成沉淀，過濾沉淀為硫化亞錫，
故答案為：除去溶液中的Sn²⁺離子；防止Fe²⁺離子生成沉淀；
（4）因?yàn)榫G礬晶體是結(jié)晶水合物，所以要從濾液D中得到綠礬晶體，不能直接蒸干，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、自然干燥，
故答案為：冷卻結(jié)晶；過濾洗滌干燥；
（5）①高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能氧化橡膠管，只能盛放在酸式滴定管中，
故答案為：酸式滴定管；
②高錳酸鉀在酸性溶液中具有強(qiáng)氧化性能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，根據(jù)電子守恒可知發(fā)生的離子反應(yīng)為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，KMnO₄→5Fe²⁺，F(xiàn)eSO₄?7H₂O）的摩爾質(zhì)量為278g/mol，2.850g綠礬產(chǎn)品，樣品中含F(xiàn)eSO₄?7H₂O：0.02L×0.01mol/L×5×10×278g/mol=2.78g，則該樣品中FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

2.78

2.85

×100%=97.5%，
故答案為：97.5%．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查物質(zhì)的制備和性質(zhì)探究等知識(shí)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，為高考常見題型，注意把握實(shí)驗(yàn)的操作原理和步驟，把握相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，題目難度中等．