Question

10．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：查詢資料，得有關物質的數據如下表：

25℃時	pH值
飽和H2S溶液	3.9
SnS沉淀完全	1.6
FeS開始沉淀	3.0
FeS沉淀完全	5.5

（1）檢驗制得的綠礬晶體中是否含有Fe³⁺，可以選用的試劑為AD．
A．KSCN溶液     B．NaOH溶液    C．KMnO₄溶液     D．苯酚溶液
（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；②降低洗滌過程中FeSO₄•7H₂O的損耗．
（4）測定綠礬產品中Fe²⁺含量的方法是：a．稱取2.850g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/LKMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．
①滴定時發生反應的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
②判斷此滴定實驗達到終點的方法是滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內不褪色．
③計算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質量分數為97.54%．
④若定容時，視線高于液面，所測得的FeSO₄•7H₂O的質量分數偏高．（填“偏高”、“偏低”、“無影響”

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，經蒸發濃硫酸、冷卻結晶、過濾可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）依據三價鐵離子的檢驗方法分析回答，三價鐵離子遇硫氰酸鉀溶液變血紅色；于苯酚呈紫色溶液；
（2）依據流程關系圖分析，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加入稀硫酸調節溶液PH=2為了除去雜質離子Sn²⁺；
（3）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，溫度降低綠礬溶解度降低，減少綠礬晶體的損失；
（4）①高錳酸鉀溶液具有強氧化性能氧化橡膠管，不能用簡式滴定管；
②利用高錳酸鉀溶液紫紅色指示反應終點；
③依據滴定實驗的反應終點時發生的反應進行計算；
④若定容時，視線高于液面，則所得到的溶液體積偏小，據此分析．

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，經蒸發濃硫酸、冷卻結晶、過濾可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）檢驗所得綠礬晶體中是否含有Fe³⁺的實驗操作是利用三價鐵離子檢驗方法分析，三價鐵離子遇硫氰酸根離子會反應生成硫氰酸鐵血紅色，證明鐵離子的存在，
A、KSCN溶液和三價鐵離子反應生成血紅色溶液，可以檢驗鐵離子的檢驗，故A符合；
B、NaOH溶液和亞鐵離子反應生成白色沉淀迅速變化為灰綠色最后變為紅褐色，和鐵離子反應生成紅褐色沉淀，不能檢驗鐵離子的存在，故B不符合；
C、KMnO₄溶液不與鐵離子反應物現象發生，故C不符合；
D、苯酚溶液和鐵離子反應生成紫色溶液，可以檢驗鐵離子的存在，故D符合；
故答案為：AD；
（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，并防止Fe²⁺被氧化；防止Fe²⁺離子生成沉淀；
（3）冰水溫度低，物質溶解度減小，可以洗去沉淀表面的雜質離子，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；
（4）①酸性KMnO₄被FeSO₄還原時生成Mn²⁺，反應的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
②滴定實驗達到終點時，滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內不褪色，
故答案為：滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內不褪色；
③a．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Fe²⁺=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=$\frac{2.78g}{2.85g}$×100%=97.54%，
故答案為：97.54%；
④若定容時，視線高于液面，則所得到的溶液體積偏小，所得FeSO₄溶液的濃度偏高，測得的FeSO₄•7H₂O的質量分數也偏高，
故答案為：偏高．

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，數據計算，誤差分析的方法，題目難度中等．