Question

5．绿矾（FeSO₄•7H₂O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分．下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

已知：室温下饱和H₂S溶液的pH约为3.9，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）通入硫化氢的作用是：
①除去溶液中的Sn²⁺离子
②除去溶液中的Fe³⁺，其反应的离子方程式为2Fe³⁺+H₂S=Fe²⁺+S↓+2H⁺；操作Ⅱ，在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是使Sn²⁺沉淀完全，防止Fe²⁺生成沉淀．
（2）操作IV的顺序依次为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（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降低洗涤过程中FeSO₄•7H₂O的损耗．
（4）测定绿矾产品中Fe²⁺含量的方法是：
a．称取一定质量绿矾产品，配制成250.00mL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^-1KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄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）．
①用硫酸酸化的0.01000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定时，左手把握酸式滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色的变化．
②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，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色．
③若用上述方法测定的样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有样品中存在少量的杂质或样品部分被氧化．

Answer 1

分析 （1）依据三价铁离子的氧化性和硫化氢的还原性来分析，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⁺；
（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）①滴定操作中正确的操作方法是左手把握酸式滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色的变化；
②当溶液里有Fe²⁺时，滴入的酸性高锰钾紫色溶液立即裉色，当溶液里没有Fe²⁺时，滴入的酸性高锰酸钾溶液紫色不褪去，结合这二种现象确定终点判断；
③因为Fe²⁺还原性很强，在滴定过程中也有可能被空气中的氧气氧化，另外还有可能本身样品中就含有一定的杂质．

解答 解：（1）Fe3+有强氧化性，H2S有强还原性，二者相遇要发生氧化还原反应，发生反应的离子方程式为2Fe³⁺+H₂S=Fe²⁺+S↓+2H⁺，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，在溶液PH=2时，Sn²⁺完全沉淀，亚铁离子不沉淀，
故答案为：2Fe³⁺+H₂S=Fe²⁺+S↓+2H⁺；使Sn²⁺沉淀完全，防止Fe²⁺生成沉淀；
（2）滤液中得到晶体，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、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，故答案为：蒸发浓缩；冷却结晶；
（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）①滴定时为准确判断滴定终点，左手把握酸式滴定管的活塞，右手摇动锥形瓶，眼睛注视锥形瓶中溶液颜色的变化，故答案为：锥形瓶中溶液颜色的变化；
②当溶液里有Fe²⁺时，滴入的酸性高锰钾紫色溶液立即裉色，当酸性高锰酸钾溶液过量是溶液会显紫色，故滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色为滴定终点，故答案为：滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色；
③用上述方法测定的样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因是洗涤不彻底，亚铁离子被空气中的氧气部分氧化，故答案为：样品中存在少量的杂质或样品部分被氧化．

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．