Question

【题目】绿矾（FeSO4·7H2O）是治疗缺铁性贫血的特效药。下面是以商品级纯度铁屑（含少量锡等杂质）生产绿矾的一种方法:

已知：在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5．

（1）用KSCN检验绿矾晶体中是否含有Fe3+的离子方程式为:______________________。

（2）检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是_________。

（3）操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是_________；通入硫化氢至饱和的目的是：

①除去操作I所得溶液中含有的Sn2+等杂质离子；

②______________________________。

（4）操作IV的顺序依次为：__________。

（5）操作IV得到的绿矾晶体需要洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗。洗涤晶体的溶液可以是_____（填正确选项序号）。

a.冰水 b.饱和Na2SO4溶液 c.乙醇

（6）测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是：a．称取2.8500g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL（滴定时KMnO4溶液只与Fe2+发生反应）。

①计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为______（保留4位有效数字）；

②若用上述方法测定的样品中FeSO4·7H2O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有_____________。

Answer 1

【答案】 Fe3＋+3SCN—= Fe（SCN）3 取少量绿矾晶体溶于水，充分搅拌，向溶液中滴加几滴KSCN溶液，如果溶液显红色，则绿矾中含Fe3+,反之不含Fe3+。 使Sn2＋完全变成SnS沉淀，而Fe2＋不沉淀 防止Fe2＋氧化 蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤） ac 97.54% 样品中存在少量的杂质（如H2O、H2SO4等）或样品部分被氧化

【解析】本题属于工艺流程题，以一种无机物的制备为载体，综合考查实验操作、实验设计、分离提纯、利用滴定法测定溶液浓度、离子的检验方法及有关计算等化学中常见的考点。

Fe、Sn在稀硫酸的作用下反应生成Fe2+和Sn2+，过滤除去不溶杂质，在pH=2的酸性环境中通入H2S气体，Sn2+转化为SnS沉淀过滤而与Fe2+分离，最后得到FeSO4溶液，经过一系列操作后即可得到绿矾。

（1）向溶液中加入几滴无色KSCN溶液，如果溶液显红色，则溶液中含Fe3+，如果无明显现象则不含Fe3+，这是因为Fe3+能与SCNˉ结合生成一种红色的物质Fe(SCN)3，发生的离子方程式为Fe3＋+3SCN-=Fe(SCN)3

（2）检验Fe3+的实验操作是：取少量绿矾晶体溶于水，充分搅拌，向溶液中滴加几滴KSCN溶液，如果溶液显红色，则绿矾中含Fe3+，反之不含Fe3+。

（3））操作Ⅱ中用硫酸酸化至溶液pH=2时，根据已知信息可知Sn2+完全变成SnS沉淀，而Fe2+不会沉淀，故加入硫酸的目的是：使Sn2＋完全变成SnS沉淀，而Fe2＋不沉淀；通入的H2S除了能将Sn2+转化为SnS沉淀而除去外，还因为Fe2+易被氧化为Fe3+，H2S具有还原性，能将氧化生成的Fe3+又还原为Fe2+ ，从而防止了Fe2+的氧化，故另外一个目的是：防止Fe2+氧化。

（4）经过操作Ⅲ后，得到较纯净的FeSO4溶液，然后将稀的溶液蒸发浓缩得到浓度较高的溶液、再将温度较高的溶液降温，溶解度减小从而析出晶体，然后过滤，将沉淀洗涤就得到绿矾，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤（洗涤）

（5）为了得到纯净的绿矾晶体，需要除去晶体表面的H2SO4杂质，并且降低在洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗。硫酸可溶于水，冰水的温度低，绿矾的溶解变小，故可降低绿矾的损耗，冰水符合答案；硫酸可溶于饱和Na2SO4溶液，但不能降低绿矾的溶解度，所以饱和Na2SO4溶液不符合答案；硫酸溶于乙醇，绿矾不溶于乙醇，而且乙醇易挥发，故可除去硫酸又可降低绿矾的损耗，乙醇符合题目要求，答案选ac。

（6）①Fe2+与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式为：5Fe2++MnO4-+8H+= 5Fe3++Mn2 + + 4H2O，总共消耗的KMnO4的物质的量为0.01×20×10-3×10mol=2×10-3mol，根据以上方程式可知Fe2+的物质的量为5×2×10-3mol=0.01mol，即FeSO4·7H2O的物质的量也为0.01mol，质量为0.01×278g=2.78g，故样品中FeSO4·7H2O的质量分数为（2.78/2.85）×100%=97.54%

②若样品中含有杂质（如H2O或H2SO4），则实际含有的Fe2+ 的含量偏低，消耗的KMnO4的体积偏少，所测的结果偏低；若样品中所含有的Fe2+已经部分被氧化，则实际含有的Fe2+含量也偏小，导致消耗的KMnO4的体积偏少，所测结果偏低；故本题的答案为：样品中存在少量的杂质（如H2O、H2SO4等）或样品部分被氧化。