Question

1．硫酸亚铁晶体（FeSO₄•7H₂O）在医药上作补血剂．某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量．实验步骤如下：

请回答下列问题：
（1）证明步骤①滤液中含有Fe²⁺的方法之一是：取少量滤液，滴加NaOH 溶液，现象为生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，则证明原溶液中含有Fe²⁺，该反应的离子或化学方程式为Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃．
（2）步骤②加入过量H₂O₂的目的是使Fe²⁺全部转化为Fe³⁺．
（3）若实验中铁无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为0.07ag．
（4）该小组有些同学认为用酸性KMnO₄溶液滴定也能进行铁元素含量的测定．
 ①其实验原理用离子方程式可以表示为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
②实验前，首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、量筒、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需要250mL容量瓶．
③上述实验中KMnO₄溶液需要酸化，用于酸化的酸是B（填序号）
A．稀硝酸          B．稀硫酸         C．稀盐酸       D．浓硝酸
④若取m g该补血剂用0.1mol/L的KMnO₄溶液进行滴定，在此实验过程中共用去KMnO₄溶液100mL，则该补血剂中铁元素的质量分数为$\frac{2.8}{m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺遇KSCN溶液显红色，该现象用于检验Fe³⁺存在，证明操作Ⅰ滤液中含有Fe²⁺的方法之一是向滤液中加入NaOH溶液反应生成白色沉淀迅速变化为灰绿色，最后变化为红褐色；
（2）步骤②加入过量H₂O₂的目的是，过氧化氢氧化亚铁离子；
（3）根据氧化铁的质量计算铁元素的质量．注意ag氧化铁含有的铁元素质量为10片含有的铁元素质量；
（4）①用酸性KMnO₄溶液滴定也能进行铁元素含量的测定，是利用高锰酸钾溶液氧化亚铁离子定量关系测定；
②精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、玻棒、烧杯、胶头滴管，250mL容量瓶；
③KMnO₄溶液需要酸化，用于酸化的酸不能具有强氧化性氧化Fe²⁺，不能具有强还原性被高锰酸钾氧化，否则会影响高锰酸钾溶液的体积；
④高锰酸钾为紫色，当滴定到终点时，Fe²⁺被完全氧化，加入的最后一滴高锰酸钾不反应，依据离子方程式定量关系计算亚铁离子物质的量，得到铁元素质量分数．

解答 解：（1）Fe³⁺遇KSCN溶液显红色，该现象用于检验Fe³⁺存在，证明操作Ⅰ滤液中含有Fe²⁺的方法之一是向滤液中加入NaOH溶液，生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，反应的离子方程式和化学方程式为：Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓，4 Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，故答案为：生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色；Fe²⁺+2OH^-=Fe（OH）₂↓； 4 Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（2）步骤Ⅱ中发生反应是亚铁离子被过氧化氢氧化生成铁离子，反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：使Fe²⁺全部转化为Fe³⁺；
（3）最后氧化铁为ag，氧化铁含有铁元素的质量为$\frac{112}{160}$×ag=0.7ag，故每片补血剂含铁元素的质量为$\frac{0.7a}{10}$=0.07ag，
故答案为：0.07a；
（4）①用酸性KMnO₄溶液滴定也能进行铁元素含量的测定，是利用高锰酸钾溶液氧化亚铁离子定量关系测定，反应的离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
②精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、玻棒、烧杯、胶头滴管，250mL容量瓶，
故答案为：250mL容量瓶；
③稀硝酸、浓硝酸具有强氧化性，含有氧化Fe²⁺，高锰酸钾可以氧化HCl为氯气，故选硫酸酸化，故选：B，
故答案为：B；
④高锰酸钾为紫色，当滴定到终点时，Fe²⁺被完全氧化，加入的最后一滴高锰酸钾不反应，
   5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5       1
  n          0.1mol•L^-1 ×0.1L
n=0.05mol
该补血剂中铁元素的质量分数=$\frac{0.05mol×56g/mol}{mg}$×100%=$\frac{2.8}{m}$×100%；
故答案为：$\frac{2.8}{m}$×100%．

点评 本题考查学生对实验原理与实验操作的理解、物质分离提纯、元素化合物性质、化学计算等、氧化还原滴定应用，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．