Question

7．無水硫酸亞鐵是一種白色粉末，其水溶液為淺綠色．常見其七水化合物晶體，俗稱綠礬（FeSO₄•7H₂O），主要用于凈水、照相制版及在醫藥上作補血劑治療缺鐵性貧血等．某課外小組為了測定某補血劑中鐵元素的含量，進行了如下實驗：
【查閱資料】
在酸性條件下，用KMnO₄標準溶液進行氧化還原滴定，可以測定Fe²⁺的含量．反應的離子方程式是Fe²⁺+MnO₄^-+H⁺ 
①${MnO}_{4}^{-}+{H}^{+}$→Fe³⁺+Mn²⁺ （未配平）
【實驗步驟】
稱取0.790gKMnO₄晶體，配成500.00mL水溶液；（已知Mr（KMnO₄）=158）
②取除去糖衣（不與強氧化劑反應）后的硫酸亞鐵補血劑藥片（1.500g），研細后加稀硫酸溶解，配成100.00mL水溶液；
③用酸式滴定管取待測“補血劑”溶液20.00mL于某容器中；
④盛裝標準KMnO₄溶液，靜置后，讀取數據，記錄為KMnO₄標準溶液體積初始讀數；
⑤滴定，并記錄 KMnO₄標準溶液的終點讀數，再重復滴定2次．
【實驗記錄】

滴定次數 實驗數據	1	2	3
V（樣品）/mL	20.00	20.00	20.00
V（KMnO4）/mL （初讀數）	0.00	0.20	0.00
V（KMnO4）/mL （終讀數）	15.85	15.22	14.98

【交流與討論】
（1）書寫完整并配平離子反應5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺→5Fe³⁺+1Mn²⁺+4H₂O．
（2）配制KMnO₄溶液時，所用的儀器有天平、藥匙、燒杯、玻璃棒，還有500mL容量瓶、膠體滴管（填儀器名稱）．
（3）課外小組里有位同學設計了下列四種滴定方式（夾持部分略去），引起了同學們的討論，最后取得共識，認為最合理的是c（填字母序號）．
（4）下列有關實驗操作的描述及分析正確的是A（填字母序號）．
A．配制KMnO₄溶液時容量瓶洗滌后不需干燥即可直接用于實驗
B．滴定過程中當觀察到溶液顏色發生變化時應立即停止滴加，防止滴加過量
C．滴定過程中，左手控制滴定管，右手搖動錐形瓶，眼睛時刻關注著滴定管中讀數變化
D．若在接近滴定終點時，用少量蒸餾水將錐形瓶內壁沖洗一下，再繼續滴定至終點，則會使所測得的補血劑中鐵元素的含量偏低
（5）根據實驗數據，計算步驟②中所配制的硫酸亞鐵溶液的濃度為0.0375mol/L，該補血劑中鐵元素的質量分數為14%．（濃度計算結果保留四位有效數字）

Answer 1

分析 （1）根據根據反應可知，鐵從+2價升到+3價，錳從+7價降為+2價，根據化合價升降法及電荷守恒配平離子方程式；
（2）配制一定物質的量濃度的KMnO₄溶液，所用的儀器有天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、500mL 容量瓶、膠體滴管；
（3）高錳酸鉀具有強氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡皮管，應用酸式滴定管盛裝，滴定時為便于觀察顏色變化，滴定終點顏色由淺變深易于觀察，所以應把高錳酸鉀滴入試樣中；
（4）A．配制KMnO₄溶液時容量瓶洗滌后不需干燥對實驗沒有影響；
B．滴定過程中當觀察到溶液顏色發生變化且保持30s不變時才應停止滴加；
C．滴定過程中，左手控制滴定管，右手搖動錐形瓶，眼睛時刻關注著錐形瓶中溶液的顏色變化；
D．若在接近滴定終點時，用少量蒸餾水將錐形瓶內壁沖洗一下，再繼續滴定至終點，對實驗結果沒有影響；
（5）配平反應的離子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，滴定中由于第一組數據誤差較大，應舍去，根據所消耗的高錳酸鉀的物質的物質的量可以計算出試樣中硫酸亞鐵的物質的量，據此答題．

解答 解：（1）根據根據反應可知，鐵從+2價升到+3價，錳從+7價降為+2價，根據化合價升降法及電荷守恒配平離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5；1；8；5；1；4H₂O；
（2）配制一定物質的量濃度的KMnO₄溶液，所用的儀器有天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、500mL 容量瓶、膠體滴管，
故答案為：500mL 容量瓶、膠體滴管；
（3）高錳酸鉀具有強氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡皮管，應用酸式滴定管盛裝，滴定時為便于觀察顏色變化，滴定終點顏色由淺變深易于觀察，所以應把高錳酸鉀滴入試樣中，所以應用c圖裝置，故選c；
（4）A．配制KMnO₄溶液時容量瓶洗滌后不需干燥對實驗沒有影響，故A正確；
B．滴定過程中當觀察到溶液顏色發生變化且保持30s不變時才應停止滴加，故B錯誤；
C．滴定過程中，左手控制滴定管，右手搖動錐形瓶，眼睛時刻關注著錐形瓶中溶液的顏色變化，故C錯誤；
D．若在接近滴定終點時，用少量蒸餾水將錐形瓶內壁沖洗一下，再繼續滴定至終點，對實驗結果沒有影響，故D錯誤，
故選A；
（5）滴定中由于第一組數據誤差較大，應舍去，滴定中用掉高錳酸鉀溶液的體積為$\frac{1}{2}$×（15.02+14.98）mL=15.0OmL，高錳酸鉀的物質的量為$\frac{0.79}{158}×\frac{15.0}{500}$mol=1.50×10^-4 mol，根據反應的離子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O可知，20.00mL試樣中硫酸亞鐵的物質的量為7.5×10^-4 mol，所以硫酸亞鐵溶液的濃度為$\frac{7.5×10{\;}^{-4}}{0.02}$mol/L=0.0375mol/L，該補血劑中鐵元素的質量分數為$\frac{7.5×10{\;}^{-4}×56}{1.500×\frac{20}{100}}$×100%=14%，
故答案為：0.0375mol/L；14%．

點評 本題考查了物質含量的測定、數據處理、氧化還原反應等知識點，題目難度中等，注意把握滴定原理和利用關系式法計算，側重于考查學生的實驗能力和計算能力，做題時注意滴定數據，排除誤差較大的一組．