Question

8．铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用．
（1）氧化铁是重要工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：

回答下列问题：
①操作Ⅰ、Ⅱ的名称分别是过滤、洗涤．
②写出在空气中煅烧FeCO₃的化学方程式4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
③煅烧如果不充分，产品中将有Fe²⁺存在，试设计实验检验产品中有无Fe²⁺．
（2）有些同学认为KMnO₄溶液滴定也能进行铁元素含量的测定．
a．称取2.850g绿矾（FeSO₄•7H₂O）产品，配成250mL溶液；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.010 00mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL．
①写出酸性KMnO₄溶液与FeSO₄溶液反应的离子方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
②计算上述样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为97.5%[已知M（FeSO₄•7H₂O）=278g•mol^-1]
③滴定达到终点时锥形瓶中溶液颜色变化为溶液由浅绿色变为紫红色，且半分钟内不立即褪去．
④下列操作会导致样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数的测定结果偏高的有bc．
a．未干燥锥形瓶
b．盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗
c．滴定结束时仰视刻度线读数
d．量取待测液的滴定管没有润洗．

Answer 1

分析 碳酸钠溶液为碱性溶液，能够除去油污，实验步骤①的目的是洗油污，铁屑溶于稀硫酸温度控制在50～80⁰C，加快反应速率、增大FeSO₄的溶解度，由工艺流程可知，操作I是将固体与液体分离，应采取过量的方法，加入稍过量的碳酸氢铵，滤液中含Fe²⁺，与碳酸氢铵反应Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，生成碳酸亚铁沉淀，操作II为洗涤，然后干燥、灼烧得到氧化铁，
（1）①分离可溶物和不溶物用过滤，除去固体上的少量可溶性杂质用洗涤；
②FeCO₃与氧气反应生成三氧化二铁和二氧化碳；
③依据煅烧反应不完全，生成氧化铁中含有碳酸亚铁，可以先加酸溶解，再加入高锰酸钾溶液检验亚铁离子的存在；
（2）①高锰酸钾溶液具有强氧化性，亚铁离子具有还原性，酸性溶液中亚铁离子被高锰酸钾氧化为铁离子，本身被还原为锰离子，结合电荷守恒，原子守恒配平书写；
②依据元素守恒和氧化还原反应计算得到；
③亚铁离子被氧化为三价铁离子，高锰酸钾溶液做指示剂，滴定终点时溶液由浅绿色变为紫红色，且半分钟内不立即褪去；
④依据滴定过程中C（待测）=$\frac{C（标准）V（标准）}{V（待测）}$，操作过程中引起误差需要分析道到标准液的体积变化分析；

解答 解：（1）①分离可溶物和不溶物用过滤，除去固体上的少量可溶性杂质用洗涤，
故答案为：过滤；洗涤；
②在空气中煅烧FeCO₃，FeCO₃与氧气反应生成三氧化二铁和二氧化碳，反应方程式为4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案为：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
③煅烧如果不充分，产品中将有Fe²⁺ 存在，主要是Fe₂O₃和FeCO₃，取样品放入试管中，加入稀硫酸溶解得到溶液，滴入高猛酸钾溶液，若滴入的高锰酸钾溶液褪色证明含有亚铁离子，否则不存在，
故答案为：取固体样品少许放入试管中，加入足量稀硫酸，震荡试管，再加入几滴滴入KMnO₄溶液，若溶液褪色证明含有Fe²⁺，否则不存在；
（2）①高锰酸钾溶液具有强氧化性，亚铁离子具有还原性，酸性溶液中亚铁离子被高锰酸钾氧化为铁离子，本身被还原为锰离子，酸性KMnO₄溶液与FeSO₄溶液反应的离子方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
②依据步骤分析，25ml溶液被高锰酸钾溶液滴定反应，终点时消耗亚铁离子物质的量为：
                    MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
                     1    5
  0.0200L×0.0100mol/L    n（Fe²⁺）
n（Fe²⁺）=0.00100mol；
配制的250ml溶液中含亚铁离子物质的量n=0.01mol；
样品中绿矾的质量分数=$\frac{0.01mol×278g/mol}{2.850}$×100%=97.5%
故答案为：97.5%；
③滴定实验是利用高锰酸钾溶液的颜色变化指示反应终点，所以反应完全后，溶液呈紫红色，
故答案为：溶液由浅绿色变为紫红色，且半分钟内不立即褪去；
④滴定过程中C（待测）=$\frac{C（标准）V（标准）}{V（待测）}$，
a、锥形瓶未干燥对滴定结果无影响，故a不选；
b、盛装标准液的滴定管没有用标准液润洗，高锰酸钾溶液变稀，滴定时消耗溶液体积增大，根据C（待测）=$\frac{C（标准）V（标准）}{V（待测）}$，V_标偏大，则c_待偏高，故b选；
c、滴定结束时仰视刻度线读数，读出的消耗的高锰酸钾溶液体积偏大，根据C（待测）=$\frac{C（标准）V（标准）}{V（待测）}$，V_标偏大，则c_待偏高，故c选；
d、量取待测液的滴定管没有润洗，待测液体被稀释，则消耗的标准液体积偏小，根据C（待测）=$\frac{C（标准）V（标准）}{V（待测）}$，V_标偏小，则c_待偏低，故d不选；
故选bc．

点评 本题考查了铁及其化合物性质的分析应用，滴定实验的操作步骤和注意问题，滴定实验的计算应用，误差分析依据，题目难度中等．