Question

19．（1）硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•7H₂O）在醫藥上作補血劑，實驗室通過如下實驗由廢鐵屑制備FeSO₄•7H₂O晶體：
a．將5% Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢鐵屑的燒杯中，加熱數分鐘，用傾析法除去Na₂CO₃溶液，然后將廢鐵屑用水洗滌2～3遍；
b．向洗滌過的廢鐵屑中加入過量的稀硫酸，控制溫度在50～80℃之間至鐵屑耗盡；
c．趁熱過濾，將濾液轉入到密閉容器中，靜置、冷卻結晶；
d．待結晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2～3次，再用濾紙將晶體吸干；
e．將制得的FeSO₄•7H₂O晶體放在一個小廣口瓶中，密閉保存．請回答下列問題：
①實驗步驟b明顯不合理，理由是應該鐵屑過量（或反應后溶液中必須有鐵剩余），否則溶液中可能有Fe³⁺存在．
②實驗步驟d中用少量冰水洗滌晶體，其目的是洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質，用冰水洗滌可降低洗滌過程中FeSO₄•7H₂O的損耗．
（2）經查閱資料后發現，硫酸亞鐵在不同溫度下結晶可分別得到FeSO₄•7H₂O、FeSO₄•4H₂O和FeSO₄•H₂O．硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度和該溫度下析出晶體的組成如表所示（僅在56.7℃、64℃溫度下可同時析出兩種晶體）．
硫酸亞鐵的溶解度和析出晶體的組成

溫度/℃	0	10	30	50	56.7		60	64		70	80	90
溶解度/g	14.0	17.0	25.0	33.0	35.2		35.3	35.6		33.0	30.5	27.0
析出晶體	FeSO4•7H2O					FeSO4•4H2O			FeSO4•H2O

請根據表中數據作出硫酸亞鐵的溶解度曲線．

（3）若需從硫酸亞鐵溶液中結晶出FeSO₄•4H₂O，應控制的結晶溫度（t）的范圍為56.7℃＜t＜64℃．
（4）硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•7H₂O）在醫藥上作補血劑．某課外小組測定該補血劑中鐵元素的含量．實驗步驟如下：

請回答下列問題：
①證明步驟①濾液中含有Fe²⁺的方法是先滴加KSCN溶液，再滴加，該過程的現象為：氯水（或雙氧水、稀硝酸）；溶液由淺綠色變為血紅色．
②步驟④中一系列處理的操作步驟：過濾、灼燒、稱量．
③若實驗無損耗，則每片補血劑含鐵元素的質量0.07ag．
④該小組有些同學認為用酸性KMnO₄溶液滴定也能進行鐵元素（Fe²⁺）含量的測定，請寫出該反應的化學方程式10FeSO₄+2KMnO₄+8H₂SO₄═5Fe₂（SO₄）₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O．

Answer 1

分析 （1）a．將5% Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢鐵屑的燒杯中，加熱數分鐘，用傾析法除去Na₂CO₃溶液，然后將廢鐵屑用水洗滌2～3遍；
b．向洗滌過的廢鐵屑中加入過量的稀硫酸，控制溫度在50～80℃之間至鐵屑耗盡；
c．趁熱過濾，將濾液轉入到密閉容器中，靜置、冷卻結晶；
d．待結晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2～3次，再用濾紙將晶體吸干；
e．將制得的FeSO₄•7H₂O晶體放在一個小廣口瓶中，密閉保存
①鐵屑耗盡，不能防止亞鐵離子被氧化；
②溫度低，晶體的溶解度小；
（2）結合圖表中溶解度隨溫度的變化繪制變化曲線圖；
（3）依據圖表數據分析，析出晶體FeSO₄•4H₂O的溫度范圍；
（4）由流程圖可知，該實驗原理為：將藥品中的Fe²⁺形成溶液，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使Fe³⁺轉化為氫氧化鐵沉淀，再轉化為氧化鐵，通過測定氧化鐵的質量，計算補血劑中鐵元素的含量．
①Fe³⁺遇KSCN溶液顯血紅色，該現象用于檢驗Fe³⁺存在，可以加入氧化劑將Fe²⁺氧化為Fe³⁺．檢驗Fe²⁺可以先滴加KSCN溶液，溶液不變色，再滴加氯水或雙氧水，溶液變為血紅色，說明含有Fe²⁺；
②步驟④中一系列處理的操作步驟：過濾、灼燒、稱量；
③若實驗無損耗，則每片補血劑含鐵元素的質量，ag氧化鐵中鐵元素的質量即為10片補血劑中鐵的質量；
④高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，高錳酸鉀被還原為錳離子，結合原子守恒和電子守恒配平書寫離子方程式；

解答 解：（1）①因亞鐵離子易被氧化，加Fe可防止氧化，所以實驗步驟②明顯不合理，理由是鐵耗盡會使亞鐵離子被氧化為鐵離子，
故答案為：應該鐵屑過量（或反應后溶液中必須有鐵剩余），否則溶液中可能有Fe³⁺存在；
②晶體表面附著的硫酸等雜質，溫度低，晶體的溶解度小，則少量冰水洗滌，可防止晶體溶解，
故答案為：洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質；用冰水洗滌可降低洗滌過程中FeSO₄•7H₂O的損耗；
答案：（1）①應該鐵屑過量（或反應后溶液中必須有鐵剩余），否則溶液中可能有Fe³⁺存在（2分）
②洗滌除除去晶體表面附著的硫酸等雜質；用冰水洗滌可降低洗滌過程中FeSO₄•7H₂O的損耗．（2分）
（2）結合圖表中溶解度隨溫度的變化，用描點法繪制變化曲線圖，注意溫度做橫坐標，溶解度做縱坐標，畫出圖象為，
故答案為：；
（3）依據圖表數據分析，析出晶體FeSO₄•4H₂O的溫度范圍應為56.7℃＜t＜64℃；故答案為：56.7℃＜t＜64℃；
（4）①Fe³⁺遇KSCN溶液顯紅色，該現象用于檢驗Fe³⁺存在，可以加入氧化劑將Fe²⁺氧化為Fe³⁺檢驗Fe²⁺，可以先滴加KSCN溶液，溶液不變色，加入氯水（或雙氧水、稀硝酸），發生2Fe²⁺+Cl₂═2Fe³⁺+2Cl^-，溶液變為血紅色，發生Fe³⁺+3SCN^-?Fe（SCN）₃，說明含有Fe²⁺，
故答案為：氯水（或雙氧水、稀硝酸）；溶液由淺綠色變為血紅色；
②步驟④中一系列處理的操作步驟：過濾、灼燒、稱量；
③ag氧化鐵中鐵元素的質量即為10片補血劑中鐵的質量，所以每片補血劑含鐵元素的質量$\frac{\\;ag×\frac{112}{160}}{10}$=0.07ag，故答案為：0.07a；
④高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，高錳酸鉀被還原為錳離子，結合原子守恒和電子守恒配平書寫化學方程式；10FeSO₄+2KMnO₄+8H₂SO₄═5Fe₂（SO₄）₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O，
故答案為：10FeSO₄+2KMnO₄+8H₂SO₄═5Fe₂（SO₄）₃+2MnSO₄+K₂SO₄+8H₂O；

點評 本題考查了物質制備實驗過程的分析應用，圖象繪制和化學方程式書寫，主要是物質性質和制備性質的理解和實驗基本操作的分析判斷，把握離子性質和分離方法是解題關鍵，題目難度中等．