Question

4．利用工廠的廢鐵屑（含少量Fe₂O₃、SiO₂、錫等），制備綠礬（FeSO₄•7H₂O）的過程如下：

已知：①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．
②溶液X加KSCN不顯紅色．
（1）操作I的名稱為過濾，所需玻璃儀器為燒杯、漏斗、玻璃棒．
（2）操作III的順序依次為：加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（3）操作 II 中，試劑 Y 是H₂S，然后用稀硫酸將溶液酸化至 pH=2 的目的是除去溶液中的Sn²⁺離子，并防止Fe²⁺離子生成沉淀．
（4）寫出綠礬與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)的離子方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（5）常溫下，稱取不同氫氧化鈉樣品溶于水，加鹽酸中和至 pH=7，然后將溶液蒸干得氯化鈉晶體，蒸干過程中產(chǎn)品無損失．

	氫氧化鈉質(zhì)量（g）	氯化鈉質(zhì)量（g）
①	2.40	3.51
②	2.32	2.34
③	3.48	3.51

上述實(shí)驗(yàn)①②③所用氫氧化鈉均不含雜質(zhì)，且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠．通過計(jì)算，分析和比較上表3組數(shù)據(jù)，給出結(jié)論．

Answer 1

分析 鐵屑加入稀硫酸生成硫酸亞鐵、硫酸錫，過濾后得到濾液為硫酸亞鐵、硫酸錫，濾渣為二氧化硅，將濾液加入稀硫酸酸化，并通入Y為硫化氫，可生成SnS沉淀并防止亞鐵離子被氧化，過濾后得到濾液Z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）操作I為分離固體和溶液的操作為過濾，據(jù)此選擇過濾需要的玻璃儀器；
（2）操作III是硫酸亞鐵溶液中得到硫酸亞鐵晶體；
（3）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⁺；
（4）高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，亞鐵離子具有還原性，酸性溶液中亞鐵離子被高錳酸鉀氧化為鐵離子，本身被還原為錳離子，結(jié)合電荷守恒，原子守恒配平書寫；
（5）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算各組實(shí)驗(yàn)中NaCl的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定氫氧化鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)M=$\frac{m}{n}$計(jì)算各組氫氧化鈉樣品的摩爾質(zhì)量，據(jù)此確定是否含有結(jié)晶水，確定樣品組成進(jìn)而得出結(jié)論．

解答 解；（1）操作I為分離固體和溶液的操作為過濾，據(jù)此選擇過濾需要的玻璃儀器為：燒杯、漏斗、玻璃棒，
故答案為：過濾； 燒杯、漏斗、玻璃棒；
（2）操作III是硫酸亞鐵溶液中得到硫酸亞鐵晶體，操作III的順序依次為加熱蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：加熱蒸發(fā)； 洗滌；
（3）分析可知通入Y為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：H₂S；  除去溶液中的Sn²⁺離子，并防止Fe²⁺離子生成沉淀；
（4）高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，亞鐵離子具有還原性，酸性溶液中亞鐵離子被高錳酸鉀氧化為鐵離子，本身被還原為錳離子，酸性KMnO₄溶液與FeSO₄溶液反應(yīng)的離子方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（5）實(shí)驗(yàn)①中NaCl的物質(zhì)的量=$\frac{3.51g}{58.5g/mol}$=0.06mol，由鈉離子守恒，故NaOH樣品的物質(zhì)的量為0.06mol，氫氧化鈉樣品的摩爾質(zhì)量=$\frac{2.4g}{0.06mol}$=40g/mol，故為所取氫氧化鈉樣品為NaOH；
實(shí)驗(yàn)②中NaCl的物質(zhì)的量=$\frac{2.34g}{58.5g/mol}$=0.04mol，由鈉離子守恒，故NaOH樣品的物質(zhì)的量為0.04mol，氫氧化鈉樣品的摩爾質(zhì)量=$\frac{2.32g}{0.04mol}$=58g/mol，故為所取氫氧化鈉樣品含有結(jié)晶水，結(jié)晶水?dāng)?shù)目=$\frac{58-40}{18}$=1，故所取氫氧化鈉樣品應(yīng)是NaOH．H₂O；
實(shí)驗(yàn)③中NaCl的物質(zhì)的量=$\frac{3.51g}{58.5g/mol}$=0.06mol，由鈉離子守恒，故NaOH樣品的物質(zhì)的量為0.06mol，氫氧化鈉樣品的摩爾質(zhì)量=$\frac{3.48g}{0.06mol}$=58g/mol，故為所取氫氧化鈉樣品含有結(jié)晶水，結(jié)晶水?dāng)?shù)目=$\frac{58-40}{18}$=1，故所取氫氧化鈉樣品應(yīng)是NaOH．H₂O，
由上述分析，可得出結(jié)論：實(shí)驗(yàn)①所取氫氧化鈉樣品為NaOH、實(shí)驗(yàn)②③所取氫氧化鈉樣品為NaOH．H₂O，
答：可得出結(jié)論為實(shí)驗(yàn)①所取氫氧化鈉樣品為NaOH、實(shí)驗(yàn)②③所取氫氧化鈉樣品為NaOH．H₂O．

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．