Question

17．綠礬晶體（FeSO₄•7H₂O，M=278g/mol）是治療缺鐵性貧血藥品的重要成分．實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠的燒渣（主要成分為Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂），制備綠礬的過(guò)程如下：

（上述過(guò)程所加試劑均過(guò)量）
試回答：
（1）操作Ⅰ為過(guò)濾（填寫(xiě)操作名稱）．
（2）試劑Y與溶液X反應(yīng)的離子方程式為Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑．
（3）檢驗(yàn)所得綠礬晶體中含有Fe²⁺的實(shí)驗(yàn)操作是將少許所得晶體放入KSCN溶液不變色，再向溶液中加入氯水變成紅色．
（4）操作Ⅲ的順序依次為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥．
（5）某同學(xué)用酸性KMnO₄溶液測(cè)定綠礬產(chǎn)品中Fe²⁺含量：
a．稱取11.5g綠礬產(chǎn)品，溶解、配制成1000mL溶液；
b．量取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol/LKMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．
①步驟a配制溶液時(shí)需要的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯、膠頭滴管外，還需1000mL容量瓶．
②該同學(xué)設(shè)計(jì)的下列滴定方式，最合理的是b（夾持部分略去）（填字母序號(hào)）．

③滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
④判斷此滴定實(shí)驗(yàn)達(dá)到終點(diǎn)的方法是滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成紫色且半分鐘不再褪色；若在滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí)，俯視KMnO₄溶液液面，其他操作均正確，則使測(cè)定結(jié)果偏低（填“偏高”“偏低”或“無(wú)影響”）．
⑤計(jì)算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為96.7%．

Answer 1

分析 硫酸廠燒渣與硫酸、氧氣反應(yīng)，過(guò)濾分離得到濾液X和不溶物I（S、二氧化硅等）；濾液X主要為Fe₂（SO₄）₃、H₂SO₄等，加入鐵粉生成硫酸亞鐵溶液，還可除去未反應(yīng)的硫酸，過(guò)濾除去未反應(yīng)的Fe，濾液為硫酸亞鐵溶液，再通過(guò)濃縮蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶得到綠礬．
（1）對(duì)照操作Ⅰ前后的物質(zhì)變化，可知操作Ⅰ是過(guò)濾；
（2）加入Fe將Fe³⁺還原為Fe²⁺，還可除去未反應(yīng)的硫酸；
（3）Fe²⁺的檢驗(yàn)可以用KSCN氯水法；
（4）操作Ⅲ是從溶液中獲得晶體；
（5）①配制溶液，顯然要用到容量瓶，應(yīng)該注意容量瓶的規(guī)格；
②高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能氧化橡膠管，應(yīng)該用酸式滴定管，注意減少氧氣的氧化；
③酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Mn²⁺；
④高錳酸鉀溶液本身是紫紅色，不用添加指示劑，根據(jù)溶液顏色判斷終點(diǎn)；滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí)，俯視KMnO₄溶液液面，液面在刻度線下方，所讀高錳酸鉀溶液的體積偏小；
⑤根據(jù)消耗高錳酸鉀計(jì)算n（Fe²⁺），而n（FeSO₄•7H₂O）=n（Fe²⁺），進(jìn)而計(jì)算樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：硫酸廠燒渣與硫酸、氧氣反應(yīng)，過(guò)濾分離得到濾液X和不溶物I（S、二氧化硅等）；濾液X主要為Fe₂（SO₄）₃、H₂SO₄等，加入鐵粉生成硫酸亞鐵溶液，還可除去未反應(yīng)的硫酸，過(guò)濾除去未反應(yīng)的Fe，濾液為硫酸亞鐵溶液，再通過(guò)濃縮蒸發(fā)、冷卻結(jié)晶得到綠礬．
（1）操作Ⅰ是將互不相溶的固體與液體分離，可知操作Ⅰ是過(guò)濾，
故答案為：過(guò)濾；
（2）加入Fe將Fe³⁺還原為Fe²⁺，還可除去未反應(yīng)的硫酸，反應(yīng)離子方程式為：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑，
故答案為：Fe+2Fe³⁺═3Fe²⁺、Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑；
（3）Fe²⁺的檢驗(yàn)方法：將少許所得晶體放入KSCN溶液不變色，再向溶液中加入氯水變成紅色，
故答案為：將少許所得晶體放入KSCN溶液不變色，再向溶液中加入氯水變成紅色；
（4）操作Ⅲ是從溶液中獲得晶體，經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥得到晶體，
故答案為：蒸發(fā)濃縮、洗滌；
（5）①配制溶液，顯然要用到容量瓶，需要1000mL容量瓶，
故答案為：1000mL容量瓶；
②高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，能氧化橡膠管，應(yīng)該用酸式滴定管，c裝置與空氣接觸比較大，易被氧氣氧化，故選：b；
③酸性高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身被還原為Mn²⁺，反應(yīng)離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
④高錳酸鉀溶液本身是紫紅色，不用添加指示劑，滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成紫色且半分鐘不再褪色，說(shuō)明反應(yīng)到達(dá)終點(diǎn)，
滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí)，俯視KMnO₄溶液液面，液面在刻度線下方，所讀高錳酸鉀溶液的體積偏小，測(cè)定結(jié)果偏低，
故答案為：滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成紫色且半分鐘不再褪色；偏低；
⑤25mL溶液消耗高錳酸鉀為0.02L×0.01mol/L=0.0002mol，由5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，可知11.5g綠礬產(chǎn)品中n（Fe²⁺）=5×0.0002mol×$\frac{1000mL}{25mL}$=0.04mol，而n（FeSO₄•7H₂O）=n（Fe²⁺）=0.004mol，樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.04mol×278g/mol}{11.5g}$×100%=96.7%，
故答案為：96.7%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查物質(zhì)的制備，涉及物質(zhì)的分離提純、溶液配制、氧化還原反應(yīng)滴定、物質(zhì)含量測(cè)定等，題目難度中等，關(guān)鍵是明確制備原理及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作．