Question

4．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）為原料生產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沉淀完全時溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時溶液的pH為3.0，沉淀完全時的pH為5.5．

（1）檢驗制得的綠礬晶體中是否含有Fe³⁺的實驗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；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、冷卻結晶、過濾、洗滌．
（4）測定綠礬產品中Fe²⁺含量的方法是：
a．稱取2.8500g綠礬產品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol?L^-1KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．
①已知KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應時被還原為Mn²⁺，請寫出該反應的離子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
②計算上述樣品中FeSO₄?7H₂O的質量分數(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，經蒸發(fā)濃硫酸、冷卻結晶、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溶液檢驗鐵離子；
（2）依據(jù)流程關系圖分析，通入硫化氫制飽和，硫化氫是強還原劑，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沉淀完全時溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時溶液的pH為3.0，操作Ⅱ加入稀硫酸調節(jié)溶液PH=2為了除去雜質離子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，結晶洗滌得到晶體；
（4）①KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應時被還原為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依據(jù)滴定實驗的反應終點時發(fā)生的反應為 5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，由消耗的高錳酸鉀的物質的量可求得亞鐵離子的物質的量，即FeSO₄•7H₂O的物質的量，由此計算出樣中純FeSO₄•7H₂O的質量，進而計算樣品中FeSO₄•7H₂O的質量分數(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，經蒸發(fā)濃硫酸、冷卻結晶、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沉淀完全時溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時溶液的pH為3.0，沉淀完全時的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，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；防止Fe²⁺離子生成沉淀；
（3）溶液中得到晶體，需要對溶液進行加熱蒸發(fā)濃縮，結晶析出，過濾洗滌等，所以操作IV的順序依次為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；過濾、洗滌；
（4）①KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應時被還原為Mn²⁺，亞鐵離子被氧化成鐵離子，反應的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
②a．稱取2.8500g綠礬產品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至終點，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物質的量為0.01mol，質量=0.01mol×278g/mol=2.78g；
質量分數(shù)=$\frac{2.78g}{2.85g}$×100%=0.975，
故答案為：0.975．

點評 本題考查了鐵鹽亞鐵鹽的性質應用，為高考常見題型和高頻考點，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，題目著重于分離混合物的實驗方法設計和分析判斷的考查，注意把握滴定實驗的分析判斷，數(shù)據(jù)計算，誤差分析的方法，題目難度中等．