Question

17．绿矾（FeSO₄•7H₂O）是中学阶段常用的一种还原剂．
（1）久置的绿矾溶液容易被空气氧化变质，简述检验绿矾溶液已经变质的操作和现象：取少量待测液于试管中，向其中滴入2～3滴的KSCN溶液，震荡，溶液变成红色．
（2）绿矾溶液浓度的标定测定溶液中Fe²⁺物质的量浓度的方法是：a．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；b．用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至终点；c．重复操作2次，消耗KMnO₄溶液体积的体积分别为20.02mL、24.98mL、19.98mL．
（已知滴定时发生反应的离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）
计算上述滤液中Fe²⁺物质的量浓度0.04000 mol/L（保留四位有效数字）．
（3）探究保存绿矾溶液的有效措施
【反应原理】Fe²⁺在空气中易氧化变质，完成并配平下列离子方程式：
12Fe²⁺+3O₂+6H₂O=4Fe（OH）₃↓+8Fe³⁺
【操作现象】取4支试管，如图进行实验，请写出试管①的现象和加入④的试剂．

添加试剂	10.0mlFeSO4溶液	10.0mlFeSO4溶液+2ml煤油	10.0mlFeSO4溶液+1.0铁粉	10.0mlFeSO4溶液+ 少量（或几滴）硫酸
3天内的现象	溶液颜色很快变成黄色，并出现棕黄色浑浊	/	/	/

【分析结论】设计试管①的作用是作空白对照实验；为了有效保存FeSO₄溶液，你认为最佳方案为用煤油隔绝空气，并加入少量的铁屑和稀硫酸．

Answer 1

分析 （1）根据绿矾溶液变质后产生Fe³⁺，利用Fe³⁺的检验方法；
（2）根据滴定实验的反应终点时发生的反应进行计算；
（3）【反应原理】根据得失电子相等配平方程式；
【操作与现象】根据硫酸能抑制 FeSO₄溶液的水解；根据Fe²⁺在溶液中被氧气氧化生成Fe³⁺和氢氧化铁；
【分析与结论】根据保存FeSO₄溶液需考虑隔绝空气，防氧化和水解

解答 解：（1）绿矾溶液变质后产生Fe³⁺，向其中滴入2～3滴的KSCN溶液，震荡，溶液变成红色，说明变质；
故答案为：向其中滴入2～3滴的KSCN溶液，震荡，溶液变成红色；
（2）消耗KMnO₄溶液体积的体积分别为20.02mL、24.98mL、19.98mL，舍去第二组数据，求出KMnO₄溶液体积为20.00mL，
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
5           1
n（Fe²⁺） 0.01000mol/L×0.02000L
计算得到；n（Fe²⁺）=0.001mol；
滤液中Fe²⁺物质的量浓度$\frac{0.001mol}{0.02500L}$=0.04000 mol/L 
故答案为：0.04000 mol/L； 
（3）【反应原理】该反应中，氧气得电子生成氢氧根离子，铁元素由+2价→+3价，失去1个电子，氧气中氧元素的化合价由0价→-2价，得到2个电子，一个氧气分子得到4个电子，所以得失电子最小公倍数是4，然后再结合原子守恒进行配平，所以其反应方程式为：12Fe²⁺+3O₂+6H₂O=4Fe（OH）₃↓+8Fe³⁺，
故答案为：12、3、6 H₂O；4、8；
【操作与现象】硫酸能抑制 FeSO₄溶液的水解，便于与实验1对比；
Fe²⁺在溶液中被氧气氧化生成Fe³⁺和氢氧化铁，所以10.0mL FeSO₄溶液颜色很快变成黄色，并出现棕黄色浑浊；
故答案为：少量（3滴）硫酸；溶液颜色很快变成黄色，并出现棕黄色浑浊；
【分析与结论】保存FeSO₄溶液需考虑隔绝空气，防氧化和水解，所以试管①作空白对照实验；为了有效保存FeSO₄溶液，可用煤油隔绝空气，并加入少量的铁屑和稀硫酸；
故答案为：作空白对照实验；用煤油隔绝空气，并加入少量的铁屑和稀硫酸．

点评 本题考查了物质存在和含量的实验探究方法和实验设计判断，氧化还原反应、水解原理的分析应用是解题关键，题目难度中等．