Question

绿矾（FeSO₄?7H₂O）在医药和染料生产中有广泛应用．下面是以铁屑（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）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

 

．
（2）操作Ⅳ的顺序依次为：

 

、冷却结晶、

 

．
（3）操作Ⅳ得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②

 

．
（4）测定绿矾产品中Fe²⁺含量的方法是：a．称取2.850g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0.0100mol?L^-1 KmnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO，溶液体积的平均值为20.00mL．（滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）
则上述样品中FeSO₄?7H₂O的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：流程图分析可知，铁屑加入稀硫酸溶解过滤得到滤渣为不溶性杂质，得到滤液用硫酸酸化后调节溶液PH=2目的是锡离子完全沉淀，亚铁离子不沉淀，通硫化氢至饱和除去操作I所得溶液中含有的Sn²⁺等杂质离子，硫化氢具有强还原性防止亚铁离子被氧化，过滤得到滤渣Ⅱ为SnS沉淀，通过利用蒸发浓缩，结晶洗涤得到晶体；
（1）依据流程关系图分析，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，操作Ⅱ加入稀硫酸调节溶液PH=2为了除去杂质离子Sn²⁺；通入硫化氢制饱和，硫化氢是强还原剂，目的是沉淀锡离子，防止亚铁离子被氧化；
（2）操作IV的目的是从滤液中析出绿矾晶体，利用蒸发浓缩，结晶洗涤得到晶体；
（3）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤目的是洗去表面杂质，温度降低绿矾溶解度降低，减少绿矾晶体的损失；
（4）依据滴定实验的反应终点时发生的反应进行计算；

解答： 解：（1）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，操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是，在溶液PH=2时，Sn²⁺完全沉淀，亚铁离子不沉淀，通入硫化氢至饱和的目的是：硫化氢具有强还原性，可以防止亚铁离子被氧化，
故答案为：使Sn²⁺完全变成SnS沉淀，而Fe²⁺不沉淀；防止Fe²⁺的氧化；
（2）溶液中得到晶体，需要对溶液进行加热蒸发浓缩，结晶析出，过滤洗涤等，所以操作IV的顺序依次为：蒸发浓缩、结晶、过滤、洗涤；
故答案为：蒸发浓缩、过滤洗涤；
（3）冰水温度低，物质溶解度减小，可以洗去沉淀表面的杂质离子，避免绿矾溶解带来的损失，
故答案为：降低洗涤过程中FeSO₄?7H₂O的损耗；
（4）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；依据反应方程式减小计算：
  5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
  5      1
  n（Fe²⁺）  0.01000mol/L×0.0200L
计算得到；n（Fe²⁺）=0.001mol；
则250mL溶液中含Fe²⁺=0.001mol×

250

25

=0.01mol；
FeSO₄?7H₂O物质的量为0.01mol，质量=0.01mol×278g/mol=2.78g；
质量分数=

2.78g

2.85g

×100%=97.54%；
故答案为：97.54%；

点评：本题考查了铁盐亚铁盐的性质应用，分离混合物的实验方法设计和分析判断，滴定实验的分析判断，数据计算，误差分析的方法，题目难度中等．