Question

绿矾晶体（FeSO₄·7H₂O，M＝278g/mol）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。实验室利用硫酸厂的烧渣（主要成分为Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂），制备绿矾的过程如下：

试回答：
（1）操作I为             （填写操作名称）。
（2）试剂Y与溶液X反应的离子方程式为                                  。
（3）操作III的顺序依次为：             、冷却结晶、过滤、           、干燥。
（4）某同学用酸性KMnO₄溶液测定绿矾产品中Fe²⁺含量：
a．称取11．5g绿矾产品，溶解，配制成1000mL溶液；
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。①步骤a配制溶液时需要的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯、胶头滴管外，还需                。②该同学设计的下列滴定方式，最合理的是      (夹持部分略去)(填字母序号)。
③滴定时发生反应的离子方程式为：　　　　　　。
④判断此滴定实验达到终点的方法是             ；若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视KMnO₄溶液液面，其它操作均正确，则使测定结果        （填“偏高”“偏低”“无影响”）。
⑤计算上述样品中FeSO₄·7H₂O的质量分数为                。

Answer 1

（1）过滤（1分） （2）Fe+2Fe³⁺＝3Fe²⁺（1分）    Fe+2H⁺＝Fe²⁺+H₂↑（1分）
（3）蒸发浓缩（1分）、洗涤（1分） （4）①1000mL容量瓶 （1分）②b（1分）
③5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺＝5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O（2分）
④滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成紫色且半分钟内不再褪色（2分）偏低（2分）
⑤ 96．7%（2分）

解析试题分析：（1）由于烧渣中含有与稀硫酸以及氧气不反应的二氧化硅，所以操作I是过滤。
（2）由于滤液中含有铁离子以及过量的稀硫酸。而最终制备的是绿矾，所以需要将溶液中的铁离子还原为亚铁离子，因此试剂Y是铁粉，所以有关反应的离子方程式为Fe+2Fe³⁺＝3Fe²⁺、Fe+2H⁺＝Fe²⁺+H₂↑。
（3）操作Ⅲ的目的是得到绿矾晶体，所以正确的操作应该是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤然后干燥即可。
（4）①准确配制一定物质的量浓度溶液的主要仪器是容量瓶，所以步骤a配制溶液时需要的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯、胶头滴管外，还需1000ml容量瓶。
②由于酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性与酸性，因此应该放在酸式滴定管中，答案选b。
③酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性，能把亚铁离子氧化生成铁离子，而自身被还原为Mn^2＋,因此该反应的离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺＝5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O。
④由于酸性高锰酸钾溶液显紫红色，所以判断此滴定实验达到终点的方法是滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成紫色且半分钟内不再褪色；由于滴定管的刻度自上而下逐渐增大，所以若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视KMnO₄溶液液面，则读数值偏小。如果其它操作均正确，则使测定结果偏低。
⑤根据反应式可知，反应中消耗亚铁离子的物质的量＝0．01000mol/L×0.02000L×5＝0.001mol，则原样品中绿矾的物质的量＝0.001mol×＝0.04mol，质量＝0.04mol×278g/mol＝11.12g，所以上述样品中FeSO₄·7H₂O的质量分数为×100%＝96.7%。
考点：考查绿矾晶体制备、物质的分离与提纯、一定物质的量浓度计算、氧化还原反应滴定、计算以及误差分析