Question

绿矾（FeSO₄?7H₂O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分．如图1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）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是

 

；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是

 

．
（2）检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe³⁺的实验操作是

 

（3）请结合图2的绿矾溶解度曲线，补充完整操作IV制备FeSO₄?7H₂O晶体的实验步骤为

 

．
（4）配平下面的化学方程式（将有关的化学计量数填入答题卡的横线上）：
□KMnO₄+□FeSO₄+□H₂SO₄-□Fe₂（SO₄）₃+□MnSO₄+□K₂SO₄+□H₂O
（5）测定绿矾产品中Fe²⁺含量的方法是：
a．称取3.7200g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/LKMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL．
①在滴定实验中不能选择

 

式滴定管，理由是

 

；
②计算上述样品中FeSO₄?7H₂O的质量分数为

 

（用小数表示，保留两位小数）．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验题

分析：（1）依据流程关系图分析，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；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）可用KSCN溶液检验铁离子的存在；
（3）由市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料制备FeSO₄?7H₂O晶体，要弄清楚流程中每一步的原理和注意事项；向铁屑中加入足量的稀硫酸，Fe₂O₃、铁，少量锡均会与硫酸反应，最终生成二价铁、二价锡，先过滤除去不溶物，然后向滤液中加入稀硫酸和硫化氢，调节PH值为2，将锡离子以SnS沉淀而除去，过滤，即得到FeSO₄溶液，再根据绿矾溶解度曲线，60℃时绿矾的溶解度最大，可加热浓缩到60℃的饱和溶液，然后放在冰水中冷却，冷却结晶至0℃，此时析出的晶体是最多的，之后过滤，洗涤，低温烘干．
（4）KMnO₄酸性溶液与Fe²⁺反应时被还原为Mn²⁺，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺；
（5）①高锰酸钾溶液具有强氧化性能氧化橡胶管，不能用碱式滴定管；
②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）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，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，
故答案为：除去溶液中的Sn²⁺离子，并防止Fe²⁺被氧化；防止Fe²⁺离子生成沉淀；
（2）Fe³⁺遇硫氰酸根离子会反应生成硫氰酸铁血红色，证明Fe³⁺的存在．因此取少量晶体溶于水，滴加KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe³⁺，若溶液不变红，说明不含Fe³⁺，故答案为：取少量晶体溶于水，滴加KSCN溶液，若溶液变红，说明含有Fe³⁺，若溶液不变红，说明不含Fe³⁺；
（3）由市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料制备FeSO₄?7H₂O晶体，要弄清楚流程中每一步的原理和注意事项；向铁屑中加入足量的稀硫酸，Fe₂O₃、铁，少量锡均会与硫酸反应，最终生成二价铁、二价锡，先过滤除去不溶物，然后向滤液中加入稀硫酸和硫化氢，调节PH值为2，将锡离子以SnS沉淀而除去，过滤，即得到FeSO₄溶液，再根据绿矾溶解度曲线，60℃时绿矾的溶解度最大，可加热浓缩到60℃的饱和溶液，然后放在冰水中冷却，冷却结晶至0℃，此时析出的晶体是最多的，之后过滤，洗涤，低温烘干．故答案为：蒸发浓缩得到60℃的饱和溶液，然后放在冰水中冷却，冷却结晶至0℃，过滤，洗涤，低温烘干；
（4）KMnO₄酸性溶液与Fe²⁺反应时被还原为Mn²⁺，Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，化学方程式为：2KMnO₄+10FeSO₄+8H₂SO₄═5Fe₂（SO₄）₃+2MnSO₄+1K₂SO₄+8H₂O；故答案为：2  10  8   5   2   1   8；
（5）①高锰酸钾溶液具有强氧化性能氧化橡胶管，不能用碱式滴定管，用酸式滴定管，
故答案为：碱； KMnO₄有强氧化性，会腐蚀橡胶；
②5Fe²⁺+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

3.72g

×100%=0.75．
故答案为：0.75．

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．