Question

11．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）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．
（2）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．
（3）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/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滴定時盛放KMnO₄溶液的儀器為酸式滴定管 （填儀器名稱）．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%．

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⁺；
（2）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；
（3）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高錳酸鉀有強氧化性，所以滴定時盛放KMnO₄溶液要用酸式滴定管；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．

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）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；
（2）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；
（3）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高錳酸鉀有強氧化性，所以滴定時盛放KMnO₄溶液要用酸式滴定管；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：酸式滴定管；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%．

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．