Question

16．綠礬（FeSO₄•7H₂O）是抗貧血藥物的主要成分，可用于缺鐵性貧血的治療．某�；瘜W學習小組對綠礬展開了制備、定性和定量探究．請你幫助完成相應實驗或問題．
  查閱資料：綠礬（相對分子質量為278）在300℃失去全部結晶水，FeSO₄在600℃以上發生分解．
Ⅰ．制備：
  取除去油脂的廢鐵屑（含少量的鐵銹和碳）于一燒杯中，加入20～30%的稀硫酸溶液，在50℃～80℃水浴中加熱至不再產生氣泡．將溶液趁熱過濾、冷卻結晶、再次過濾、冰水洗滌、小心烘干，得到綠礬晶體．加入稀硫酸的實驗中可能的反應有3個：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O和Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺（寫離子方程式）．
Ⅱ．定性探究：
  學習小組擬通過實驗探究綠礬熱分解的產物，提出如下4種猜想：R
甲：FeO、SO₂、H₂O  乙：Fe₂O₃、SO₃、H₂O  丙：Fe₂O₃、SO₂、H₂O  丁：Fe₂O₃、SO₂、SO₃、H₂O
（1）根據氧化還原反應原理，上述猜想乙肯定不成立．
（2）設計實驗：針對其它三種猜想，設計如下圖所示的實驗裝置（夾持儀器等均省略）：

（3）實驗過程：
  ①連接儀器并檢查裝置的氣密性，放入固體試劑，通N2排空氣．
  ②稱取綠礬晶體5.56g置于A中，加熱到600℃以上．
  ③一段時間后，打開K通N₂，移開酒精燈，冷卻A裝置至室溫、稱量，測得剩余固體的質量為2.32g．
此步通N₂的主要目的是將分解產生的氣體全部排出（任寫一點）．
  ④觀察到B裝置中無水硫酸銅變藍，C中錐形瓶內產生沉淀，D中品紅溶液褪色．由此可以證明的產物有H₂O、SO₂、SO₃．
  ⑤取A中剩余固體少許于試管中，加入適量稀硫酸溶解，再滴入2滴KSCN溶液，溶液變紅．
（4）問題探討：某同學取A中剩余固體少許于一支試管中，加入適量硫酸溶解，再滴加少許KMnO₄溶液，發現KMnO₄溶液紫紅色褪去，于是認為上述實驗還有FeO生成．小組討論后否定了該同學的觀點，請說明理由5.56g樣品完全分解產生Fe₂O₃為1.6g，實驗剩余固體為2.32g，說明亞硫酸鐵沒有分解完或有剩余．
（5）實驗結論：根據實驗現象得出上述猜想丁正確．
Ⅲ．定量探究：
   該學習小組取ag抗貧血藥物配成100mL溶液，取25.0mL于錐形瓶中，用bmol•L^-1K₂Cr₂O₇標準溶液滴定（已知該反應中Cr₂O₇^2-被還原為Cr³⁺，藥物其它成分不與K₂Cr₂O₇反應），平均消耗K₂Cr₂O₇標準溶液vmL．則該抗貧血藥中鐵元素的質量分數為$\frac{1.344bv}{a}$×100%．（用含a、b和v的代數式表示）

Answer 1

分析 I．從溶液中提取綠礬經過趁熱過濾，去除雜質，冷卻結晶析出綠礬晶體，再過濾等操作；Fe與鐵離子反應生成亞鐵離子；
II．（1）依據氧化還原反應的特征化合價有升必有降來分析；
（3）③分解生成的氣體充滿裝置，不能全部被排出；
④根據檢驗H₂O、SO₂、SO₃的方法分析；
（4）根據2FeSO₄•7H₂O～e₂O₃的關系式可以計算5.56g樣品完全分解產生Fe₂O₃為1.6g，而實際剩余固體為2.32g，說明亞硫酸鐵有剩余；
（5）根據實驗可知分解產物為H₂O、SO₂、SO₃、Fe₂O₃；
III．滴定時發生的反應為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，根據消耗的K₂Cr₂O₇標準溶液的物質的量可以求出Fe²⁺的物質的量，再求出100mL溶液中Fe²⁺的物質的量和質量，然后求出質量分數．

解答 解：I．從溶液中提取綠礬經過趁熱過濾，去除雜質，冷卻結晶析出綠礬晶體，再過濾，冰水洗滌、小心烘干，得到綠礬晶體；Fe與鐵離子反應生成亞鐵離子，則發生的反應會有：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
故答案為：冷卻結晶；Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
II．（1）乙：Fe₂O₃、SO₃、H₂O，反應中化合價只有鐵升高了，沒有元素化合價的降低，不符合氧化還原反應規律，所以乙猜想肯定不成立；
故答案為：乙；
（3）③分解生成的氣體充滿裝置，不能全部被排出，通入N₂可以將生成的氣體產物全部排出，被后面的試劑完全吸收；
故答案為：將分解產生的氣體全部排出；
④B裝置中無水硫酸銅變藍，說明有水生成，C中錐形瓶內產生沉淀，說明有SO₃，D中品紅溶液褪色，說明有SO₂．由此可以證明的產物有 H₂O、SO₂、SO₃；
故答案為：H₂O、SO₂、SO₃；
（4）根據2FeSO₄•7H₂O～e₂O₃的關系式可以計算5.56g樣品完全分解產生Fe₂O₃為1.6g，而實際剩余固體為2.32g，剩余的固體的質量偏大，說明亞硫酸鐵沒有完全分解有剩余，則剩余固體中含有二價鐵，所以加入適量硫酸溶解，再滴加少許KMnO₄溶液，發現KMnO₄溶液紫紅色褪去；
故答案為：5.56g樣品完全分解產生Fe₂O₃為1.6g，實驗剩余固體為2.32g，說明亞硫酸鐵沒有分解完或有剩余；
（5）根據實驗可知分解產物為H₂O、SO₂、SO₃、Fe₂O₃，則丁的猜想正確；
故答案為：�。�
III．滴定時發生的反應為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
n（Cr₂O₇^2-）=bmol•L^-1×v×10^-3L，則n（Fe²⁺）=6n（Cr₂O₇^2-）=6×bmol•L^-1×v×10^-3L，
所以100mL溶液中Fe²⁺的物質的量6×bmol•L^-1×v×10^-3L×$\frac{100mL}{25mL}$，
則該抗貧血藥中鐵元素的質量分數為$\frac{6×bmol•{L}^{-1}×v×1{0}^{-3}L×\frac{100mL}{25mL}×56g/mol}{ag}$×100%=$\frac{1.344bv}{a}$×100%；
故答案為：$\frac{1.344bv}{a}$×100%．

點評 本題考查了探究物質組成的方法，題目難度較大，試題涉及物質組成的測定、Fe及其化合物的性質、離子方程式、離子的檢驗方法等知識，試題知識點較多，綜合性較強，充分考查了學生靈活應用基礎知識的能力．