题目内容

8．高纯度的绿矾（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）检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是取少量晶体溶于水，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明不含有Fe3+．
（2）操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是使Sn2+完全变成SnS沉淀，而Fe2+不沉淀；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除去Fe3+，反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S+2H+．
（3）操作IV的顺序依次为：蒸发浓缩（或蒸发）、降温结晶．
（4）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降低洗涤过程中FeSO4•7H2O的损耗．
（5）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-1 KMnO4溶液滴定至终点，反应为：5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O
消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL．计算上述样品中FeSO4•7H2O的质量分数为97.54%．

分析 铁屑加入稀硫酸生成硫酸亚铁、硫酸锡，过滤后得到滤液，将滤液加入稀硫酸酸化，并通入硫化氢，可生成SnS沉淀并防止亚铁离子被氧化，过滤后得到滤液为硫酸亚铁，经蒸发浓硫酸、冷却结晶、过滤可得到FeSO4•7H2O，
（1）依据三价铁离子的检验方法分析回答，三价铁离子遇硫氰酸钾溶液变血红色；
（2）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，还原铁离子，防止亚铁离子被氧化；
（3）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；
（4）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；
（5）依据滴定实验的反应终点时发生的反应进行计算，根据实验过程中操作的误差分析方法进行判断．

解答 解：（1）检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是利用三价铁离子检验方法分析，三价铁离子遇硫氰酸根离子会反应生成硫氰酸铁血红色，证明铁离子的存在，
故答案为：取少量晶体溶于水，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明不含有Fe3+；
（2）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，除去Fe3+，反应的离子方程式为2Fe3++H2S=2Fe2++S+2H+，
故答案为：使Sn2+完全变成SnS沉淀，而Fe2+不沉淀；2Fe3++H2S=2Fe2++S+2H+；
（3）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、降温结晶、过滤、洗涤，
故答案为：蒸发浓缩（或蒸发）；
（4）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；
（5）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×$\frac{250}{25}$=0.01mol；
FeSO4•7H2O物质的量为0.01mol，质量=0.01mol×278g/mol=2.78g；
质量分数=$\frac{2.78g}{2.85g}$×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．

练习册系列答案
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18．某学生对SO2与漂粉精的反应进行实验探究：
操作现象
取4g漂粉精固体，加入100mL水部分固体溶解，溶液略有颜色
过滤，测漂粉精溶液的pHpH试纸先变蓝（约为12），后褪色
i．液面上方出现白雾；
ⅱ．稍后，出现浑浊，溶液变为黄绿色；
ⅲ．稍后，产生大量白色沉淀，黄绿色褪去
（1）向水中持续通入SO2，未观察到白雾．推测现象i的白雾由HCl小液滴形成，进行如下实验：
a．用湿润的碘化钾淀粉试纸检验白雾，无变化；
b．用酸化的AgNO3溶液检验白雾，产生白色沉淀．
①实验a目的是检验白雾中是否含有Cl2，排除Cl2干扰；
②由实验a、b不能判断白雾中含有HCl，理由是白雾中混有SO2，SO2可与酸化的AgNO3反应产生白色沉淀；
（2）现象ⅱ中溶液变为黄绿色的可能原因：随溶液酸性的增强，漂粉精的有效成分和Cl-发生反应．通过进一步实验确认了这种可能性，其实验方案是向漂粉精溶液中逐滴加入硫酸，观察溶液是否变为黄绿色；
（3）将A瓶中混合物过滤、洗涤，得到沉淀X．
①向沉淀X中加入稀HCl，无明显变化．取上层清液，加入BaCl2溶液，产生白色沉淀．则沉淀X中含有的物质是CaSO4；
②用离子方程式解释现象ⅲ中黄绿色褪去的原因SO2+Cl2+2H2O=SO42-+2Cl-+4H+．
19．某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生且溶液不变蓝，下列叙述正确的是（　　）
A．铜电极上发生还原反应B．石墨电极附近溶液呈红色
C．溶液中的Na+向石墨电极移动D．铜电极附近观察到黄绿色气体
16．下列数量的各物质中，含原子个数最多的是（　　）
A．1molHClB．3.01×1023个O2C．12g12CD．0.5molCH4
3．设为阿伏加德罗常数的值．下列说法正确的是（　　）
A．常温常压下，15g甲基（-CH3）所含的中子数为6NA
B．一定条件下足量的Fe粉与浓硫酸反应，转移电子数一定为3NA
C．在1L的碳酸钠溶液中，若c（CO32-）=1mol/L，则Na+个数为2NA
D．含4NA个离子的固体Na2O2溶于水配成1L溶液，所得溶液中Na+的浓度为1mol/L
13．下列说法正确的是（　　）
A．投入铁片产生H2的溶液中可大量存在H+、Mg2+、SO42-、NO3-
B．将过量二氧化硫气体入冷氨水中：SO2+NH3•H2O═HSO3-+NH4+
C．1.0mol•L-1的KNO3溶液中可大量存在H+、Fe2+、Cl-、SO42-
D．硫化铜溶于硝酸的离子方程式为CuS+2H+═H2S↑+Cu2+
20．AlCl3和MgCl2的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液，则消耗NaOH溶液体积（X轴）和生成沉淀（Y轴）之间的函数关系可用如图来表示，则下列关系图正确的是（　　）
A．B．C．D．
17．下列说法正确的是（　　）
A．弱电解质一定是共价化合物
B．氨气溶于水，当c（OH-）=c（NH4+）时，表明NH3•H2O电离处于平衡状态
C．强电解质溶液中不存在溶质分子，弱电解质溶液中存在溶质分子
D．由0.1 mol•L-1一元碱BOH的pH=10，可知溶液中存在BOH═B++OH-
18．I．甲醇是重要的工业原料．煤化工可以利用煤炭制取水煤气从而合成甲醇CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）
已知①常压下反应的能量变化如图1所示：

②有关键能的数据
化学键H-HH-OO=O
键能KJ/mol436x496
③CO（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═CO2（g）△H=-280kJ/mol
H2（g）+$\frac{1}{2}$O2（g）═H2O（l）△H=-284 kJ/mol
H2O（l）═H2O（g）△H=+44kJ/mol
请回答下列问题
（1）请写出表示气态甲醇燃烧热的热化学方程式CH3OH（g）+$\frac{3}{2}$O2（g）=CO2（g）+2H2O（l）△H=-757kJ•mol-1
（2）在低温情况下有利于一氧化碳和氢气制备甲醇的反应自发进行（填“高温”或“低温”），H-O的键能数据x的值为462
（3）甲醇燃料电池的结构示意图如图2．甲醇进入负极极（填“正”或“负”），正极发生的电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O．
Ⅱ．一定条件下，在体积为3L的密闭容器中反应CO（g）+2H2（g）?CH3OH（g）达到化学平衡状态．
（4）该反应的平衡常数表达式K=$\frac{c（C{H}_{3}OH）}{c（CO）×{c}^{2}（{H}_{2}）}$；根据图3，升高温度，K值将减小（填“增大”、“减小”或“不变”）．
（5）判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是cdf（填字母）．
a．v生成（CH3OH）=v消耗（CO）         b．混合气体的密度不再改变
c．混合气体的平均相对分子质量不再改变 d．CO、H2、CH3OH的浓度均不再变化．

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