Question

8．FeSO₄•7H₂O俗稱“綠礬”，是一種藍綠色晶體．某課外活動小組同學在實驗室發(fā)現一瓶綠礬已部分變質，擬用該試劑為原料，重新制取FeSO₄•7H₂O晶體，并測定其純度．
[查閱資料]
①綠礬化學性質常不穩(wěn)定，在潮濕空氣中F逐漸氧化變質，久置的綠礬溶液逐漸變?yōu)辄S
色，并出現棕黃色渾濁；
②硫酸亞鐵的溶解度隨溫度升高而增大．
[制備晶體]
①取一定量已變質的“綠礬”于燒杯中，加適量水，攪拌，得到棕黃色懸濁液．
②加入一定量稀H₂SO₄和過量鐵屑，在60℃左右水浴中加熱，充分反應，待溶液完全
變?yōu)闇\綠色為止．
③趁熱過濾，并用少量熱水洗滌，將濾液轉入到密閉容器中，靜置、冷卻結晶．
④待結晶完畢后，過濾出晶體，用少量冰水洗滌，再用濾紙吸干水分，最后放人廣口瓶
中密閉保存．
請回答下列問題：
（1）完成久置綠礬溶液在空氣中變質反應的離子方程式：
□Fe²⁺+□O₂+□6H₂O═□Fe³⁺+□4Fe（OH）₃↓
（2）實驗步驟②中加入稀硫酸的目的是溶解Fe（OH）₃沉淀，防止FeSO₄水解
（3）實驗步驟③中趁熱過濾目的是減少過濾時FeSO₄損失．
（4）實驗中兩次用到過濾操作，完成該操作的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗．
[測定純度]
有同學認為，制備過程中可能有少量Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，導致產品不純．他們設計了如下方案測定產品的純度．

請回答下列問題：
限選試劑：NaOH溶液、KSCN溶液、H₂O₂溶液、苯酚稀溶液、K₃[Fe（CN）₆]溶液、BaCl₂溶液
（5）檢驗產品中是否含有Fe³⁺的無機試劑最好是：KSCN溶液．
（6）試劑X是：K₃[Fe（CN）₆]溶液．
（7）產品中FeSO₄•7H₂O（摩爾質量為278g/mol）的含量為：$\frac{417{m}_{2}}{296{m}_{1}}$×100%（用質量分數表示）．

Answer 1

分析 （1）久置的綠礬溶液逐漸變?yōu)辄S色，并出現棕黃色渾濁，說明亞鐵離子被氧化為鐵離子和氫氧化鐵沉淀，反應物是鐵和氧氣、水發(fā)生反應生成鐵離子、氫氧化鐵，結合電荷守恒和原子守恒配平書寫；
（2）加入一定量稀H₂SO₄和過量鐵屑，用于溶解氫氧化鐵，鐵和鐵離子反應生成亞鐵離子，硫酸可以抑制亞鐵離子的水水解；
（3）②加入一定量稀H₂SO₄和過量鐵屑，在60℃左右水浴中加熱，充分反應，待溶液完全變?yōu)闇\綠色為止，③趁熱過濾，并用少量熱水洗滌，將濾液轉入到密閉容器中，靜置、冷卻結晶，溫度太低會析出晶體，實驗步驟③中趁熱過濾目的防止硫酸亞鐵損失；
（4）依據過濾裝置分析儀器；
（5）檢驗鐵離子用KSCN溶液，鐵離子遇到KSCN溶液變血紅色；
（6）m₁g產品加入水和稀硫酸溶解得到溶液，在溶液中加入足量試劑X過濾得到m₂固體判斷試劑X應是錯的亞鐵離子的試劑K₃[Fe（CN）₆]溶液；
（7）依據鐵元素守恒計算．

解答 （1）久置的綠礬溶液逐漸變?yōu)辄S色，并出現棕黃色渾濁，說明亞鐵離子被氧化為鐵離子和氫氧化鐵沉淀，反應物是鐵和氧氣、水發(fā)生反應生成鐵離子、氫氧化鐵，結合電荷守恒和原子守恒配平書寫得到離子方程式為：12Fe²⁺+3O₂+6H₂O=8Fe³⁺+4Fe（OH）₃↓，
故答案為：12；3；6；H₂O；8；4；Fe（OH）₃↓；
（2）加入一定量稀H₂SO₄和過量鐵屑，在60℃左右水浴中加熱，充分反應，待溶液完全變?yōu)闇\綠色為止得到硫酸亞鐵溶液，加入稀硫酸的目的是溶解Fe（OH）₃沉淀，防止FeSO₄水解，
故答案為：溶解Fe（OH）₃沉淀，防止FeSO₄水解；
（3）溫度太低會析出晶體，所以要趁熱過濾，減少過濾時FeSO₄損失，
故答案為：減少過濾時FeSO₄損失；
（4）實驗中兩次用到過濾操作，完成該操作的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗，
故答案為：玻璃棒、漏斗；
（5）檢驗產品中是否含有Fe³⁺的無機試劑最好是KSCN溶液，所以檢驗鐵離子用KSCN溶液，鐵離子遇到KSCN溶液變血紅色，
故答案為：KSCN溶液；
（6）m₁g產品加入水和稀硫酸溶解得到溶液，在溶液中加入足量試劑X過濾得到m₂固體判斷試劑X應是錯的亞鐵離子的試劑K₃[Fe（CN）₆]溶液，
故答案為：K₃[Fe（CN）₆]溶液；
（7）m₁g產品加入水和稀硫酸溶解得到溶液，在溶液中加入足量試劑X過濾得到m₂固體為Fe₃[Fe（CN）₆]₂，依據鐵元素守恒得到產品中FeSO₄•7H₂O（摩爾質量為278g/mol）的含量=$\frac{\frac{{m}_{2}g}{592g/mol}×3×278g/mol}{{m}_{1}}$×100%=$\frac{417{m}_{2}}{296{m}_{1}}$×100%，
故答案為：$\frac{417{m}_{2}}{296{m}_{1}}$×100%．

點評 本題考查了物質組成的探究和組成的實驗探究，物質含量的測定，主要是離子性質的分析和檢驗方法，題目難度中等．