Question

鐵及鐵的化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要的用途．聚合硫酸鐵（簡(jiǎn)稱PFS）的化學(xué)式為
[Fe（OH）_n（SO₄） 

3-n

2

]_m是一種新型高效的水處理混凝劑，而高鐵酸鉀（其中鐵的化合價(jià)為+6）是一種重要的殺菌消毒劑，某課題小組設(shè)計(jì)如下方案制備上述兩種產(chǎn)品：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）若A為NaClO₃與稀硫酸，寫出其氧化Fe²⁺的離子方程式（還原產(chǎn)物為Cl^-）

 

．
（2）若B為KNO₃和KOH的混合物，寫出其與Fe₂O₃加熱共融制得高鐵酸鉀的化學(xué)方程式
并配平：□Fe₂O₃+□KNO₃+KOH-□

 

+□KNO₂+□

 

（3）操作Y包括：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、

 

等．
（4）為測(cè)定溶液I中鐵元素的總含量，實(shí)驗(yàn)操作：準(zhǔn)確量取20.00mL溶液I于帶塞錐形瓶中，加入足量H₂O₂，調(diào)節(jié)pH＜3，加熱除去過(guò)量H₂O₂；加入過(guò)量KI充分反應(yīng)后，再用 0.1000mol?L^-1 Na₂S₂O₃標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL．
已知：2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂    2I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-
①寫出滴定選用的指示劑

 

，滴定終點(diǎn)觀察到的現(xiàn)象

 

；
②溶液I中鐵元素的總含量為

 

g?L^-1．若滴定前溶液中H₂O₂沒(méi)有除盡，所測(cè)定的鐵元素的含量將會(huì)

 

 （填“偏高”“偏低”“不變”）．
（5）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，檢驗(yàn)溶液I中的Fe²⁺和Fe³⁺

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）溶液Ⅰ中含有亞鐵離子，酸性條件下，ClO₃^-氧化Fe²⁺為Fe³⁺，本身被還原為Cl^-，根據(jù)得失電子相等、電荷守恒、質(zhì)量守恒配平；
（2）若C為KKO₃和KOH的混合物，與Fe₂O₃加熱共融制得高鐵酸鉀，則缺項(xiàng)物質(zhì)為K₂FeO₄和H₂O，根據(jù)得失電子相等、質(zhì)量守恒配平；
（3）操作Y為從溶液中獲得高鐵酸鉀，不能直接蒸干，需要通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾后得到粗產(chǎn)品，然后再通過(guò)洗滌、干燥獲得高鐵酸鉀；
（4）①反應(yīng)原理中有碘單質(zhì)生成和消耗，碘單質(zhì)遇到淀粉顯示藍(lán)色，可選淀粉為指示劑；當(dāng)?shù)鈫钨|(zhì)完全反應(yīng)后溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o(wú)色，據(jù)此判斷滴定終點(diǎn)；
②根據(jù)反應(yīng)2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-找出關(guān)系式Fe³⁺～S₂O₃^2-，然后根據(jù)關(guān)系式計(jì)算出鐵離子的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=

n

V

計(jì)算出鐵元素含量；根據(jù)雙氧水對(duì)消耗S₂O₃^2-的物質(zhì)的量的影響判斷誤差；
（5）檢驗(yàn)溶液中的Fe³⁺可用KSCN溶液，檢驗(yàn)溶液中的Fe²⁺可用酸性高錳酸鉀溶液或K₃[Fe（CN）]₆溶液．

解答： 解：（1）根據(jù)題中流程可知，四氧化三鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵、硫酸亞鐵，在溶液Ⅰ中含有亞鐵離子，酸性條件下，ClO₃^-氧化Fe²⁺為Fe³⁺，本身被還原為Cl^-，根據(jù)化合價(jià)升降相等配平，配平后的離子方程式為：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺═6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O，
故答案為：6Fe²⁺+ClO₃^-+6H⁺=6Fe³⁺+Cl^-+3H₂O；
（2）KNO₃和KOH的混合物，寫出其與Fe₂O₃加熱共融制得K₂FeO₄，則缺項(xiàng)中有一種為K₂FeO₄，K₂FeO₄中鐵元素化合價(jià)為+6，則亞鐵離子從+3價(jià)變?yōu)?6價(jià)，化合價(jià)升高3價(jià)，化合價(jià)至少升高3×2=6價(jià)；KNO₃中N元素從+5降為KNO₂中的+3價(jià)，化合價(jià)降低2價(jià)，則化合價(jià)最小公倍數(shù)為6，所以氧化鐵的系數(shù)為1，KNO₃的系數(shù)為3，然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律配平，配平后的方程式為：1Fe₂O₃+3KNO₃+4KOH=2K₂FeO₄+3KNO₂+2H₂O，
故答案為：1、3、4、2K₂FeO₄、3、2H₂O；
（3）操作Y是從高鐵酸鉀溶液中獲得高鐵酸鉀固體，正確的方法為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，
故答案為：過(guò)濾、洗滌、干燥；
（4）①Fe³⁺氧化I^-生成I₂，淀粉遇碘變藍(lán)，選擇淀粉溶液作指示劑；當(dāng)加入最后一滴硫代硫酸鈉溶液時(shí)，藍(lán)色消失，且半分鐘不變色說(shuō)明是終點(diǎn)，
故答案為：淀粉；溶液由藍(lán)色變無(wú)色且保持半分鐘不變色；
②由2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂、I₂+2S₂O₃^2-═2I^-+S₄O₆^2-可得：Fe³⁺～S₂O₃^2-，則n（Fe³⁺）=n（S₂O₃^2-）=0.1000mol/L×0.02L=0.002mol，鐵元素總含量為：

56g/mol×0.002mol

0.02L

=5.6g/L；
H₂O₂也能氧化I^-生成I₂，所以若過(guò)氧化氫沒(méi)有除盡，則消耗硫代硫酸鈉溶液體積偏大，所測(cè)結(jié)果偏高，
故答案為：5.6；偏高；
（5）由于Fe³⁺、Fe²⁺共存，所以要分開(kāi)檢驗(yàn)，則檢驗(yàn)溶液I中Fe²⁺和Fe³⁺的方法為：取溶液Ⅰ少量于試管中，加入硫酸酸化，再加入高錳酸鉀溶液，溶液顏色從深紫色變成黃色或變淺，則含有Fe²⁺（或取溶液Ⅰ少量于試管中，加入鐵氰化鉀溶液，有藍(lán)色沉淀生成，則含有Fe²⁺）；
另取溶液Ⅰ少量于試管中，滴加硫氰化鉀溶液，如果變?yōu)榧t色，證明含有鐵離子，
故答案為：先加KSCN溶液，變血紅色說(shuō)明含有Fe³⁺，再取樣滴加酸化的KMnO₄溶液褪色，說(shuō)明含有Fe²⁺．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的制備方案的設(shè)計(jì)、常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)、氧化還原反應(yīng)配平、化學(xué)計(jì)算等知識(shí)，題目難度較大，試題知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性較強(qiáng)，是一道質(zhì)量不錯(cuò)的試題，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算、化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ?/div>