Question

15．綠礬（FeSO₄•7H₂O）是治療缺鐵性貧血藥品的重要成分．下面是以市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)純凈綠礬的一種方法：

已知：室溫下飽和H₂S溶液的pH約為3.9，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時(shí)溶液的pH為3.0，沉淀完全時(shí)的pH為5.5．
（1）檢驗(yàn)制得的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，若溶液不顯紅色，則溶液中不含F(xiàn)e³⁺．
（2）操作II中，通入硫化氫至飽和的目的是除去溶液中的Sn²⁺離子，并防止Fe²⁺被氧化；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是防止Fe²⁺離子生成沉淀．
（3）操作IV的順序依次為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌．
（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/LKMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．
①滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
②判斷此滴定實(shí)驗(yàn)達(dá)到終點(diǎn)的方法是滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色．
③計(jì)算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.975（用小數(shù)表示，保留三位小數(shù)）．

Answer 1

分析 鐵屑加入稀硫酸生成硫酸亞鐵、硫酸錫，過濾后得到濾液，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、過濾可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）KSCN溶液遇鐵離子溶液呈血紅色，所以可以用KSCN溶液檢驗(yàn)鐵離子；
（2）依據(jù)流程關(guān)系圖分析，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，防止亞鐵離子被氧化；在H₂S飽和溶液中，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時(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⁺；
（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）①KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應(yīng)時(shí)被還原為Mn²⁺，亞鐵離子被氧化成鐵離子，根據(jù)電荷守恒和元素守恒書寫離子方程式；
②利用高錳酸鉀溶液紫紅色指示反應(yīng)終點(diǎn)；
③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)為 5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，由消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量可求得亞鐵離子的物質(zhì)的量，即FeSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量，由此計(jì)算出樣中純FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：鐵屑加入稀硫酸生成硫酸亞鐵、硫酸錫，過濾后得到濾液，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、過濾可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）KSCN溶液遇鐵離子溶液呈血紅色，所以可以用KSCN溶液檢驗(yàn)鐵離子，具體操作為取少量晶體溶于水，滴加KSCN溶液，若溶液不顯紅色，則溶液中不含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：取少量晶體溶于水，滴加KSCN溶液，若溶液不顯紅色，則溶液中不含F(xiàn)e³⁺；
（2）通入硫化氫至飽和的目的是：硫化氫具有強(qiáng)還原性，可以防止亞鐵離子被氧化，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，
故答案為：除去溶液中的Sn²⁺離子，并防止Fe²⁺被氧化；防止Fe²⁺離子生成沉淀；
（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，過濾洗滌等，所以操作IV的順序依次為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；過濾、洗滌；
（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，避免綠礬溶解帶來的損失，
故答案為：降低洗滌過程中FeSO₄•7H₂O的損耗；
（5）①KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應(yīng)時(shí)被還原為Mn²⁺，亞鐵離子被氧化成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
②滴定實(shí)驗(yàn)達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，
故答案為：滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色；
③a．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，則
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%=0.975，
故答案為：0.975．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鐵鹽亞鐵鹽的性質(zhì)應(yīng)用，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾椋�題目著重于分離混合物的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)和分析判斷的考查，注意把握滴定實(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．