Question

3．鐵及其化合物在日常生活中很常見
（1）氧化鐵是重要工業(yè)顏料，用廢鐵屑制備它的流程如圖1：

回答下列問(wèn)題：
①操作II所包含的兩項(xiàng)主要基本操作是過(guò)濾、洗滌． 上述流程中，F(xiàn)e（OH）₂轉(zhuǎn)化成Fe（OH）₃時(shí)的化學(xué)方程式為4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃．
②將FeCl₂溶液高溫水解、氧化也可直接制得氧化鐵，請(qǐng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：4FeCl₂+4H₂O+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8HCl．
（2）有些同學(xué)認(rèn)為用KMnO₄溶液能進(jìn)行綠礬（FeSO₄•7H₂O）產(chǎn)品中鐵元素含量的測(cè)定，反應(yīng)的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，該滴定過(guò)程中否（填“是”或“否”）還需要指示劑．
實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．考慮綠礬產(chǎn)品可能因?yàn)楸４娌划?dāng)被空氣中氧氣所氧化，所以事先取少量綠礬產(chǎn)品溶于水，滴加KSCN溶液進(jìn)行驗(yàn)證．
b．稱取2.850g綠礬產(chǎn)品，溶解，在250mL容量瓶中定容
c．量取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中
d．用硫酸酸化的0.01000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL
請(qǐng)完成下列問(wèn)題：
①實(shí)驗(yàn)前，首先要精確配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO₄溶液250mL，配制時(shí)需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管外，還需250mL容量瓶．
②某同學(xué)設(shè)計(jì)的圖2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計(jì)算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.5%．

Answer 1

分析 （1）①鐵屑用純堿溶液洗去油污，加稀硫酸充分反應(yīng)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離，在濾液中加入氨水得到氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌，然后再干燥，灼燒得到氧化鐵；
②將FeCl₂溶液高溫水解、氧化也可直接制得氧化鐵，需要有氧氣參與反應(yīng)，反應(yīng)還生成HCl；
（2）高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，滴入最后一滴酸性高錳酸鉀溶液，若溶液變紅色，說(shuō)明亞鐵離子反應(yīng)完全，滴定到達(dá)終點(diǎn)；
步驟a：Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，用KSCN溶液檢驗(yàn)是否含有Fe³⁺；
①配制時(shí)需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管外，還需250 mL容量瓶；
②酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，盛放在酸式滴定管中，硫酸亞鐵溶液呈酸性，應(yīng)用酸式滴定管盛放，且向錐形瓶滴加硫酸亞鐵溶液，與空氣接觸增大，會(huì)被氧氣氧化，導(dǎo)致誤差增大；
③根據(jù)離子方程式計(jì)算n（Fe²⁺），由Fe元素守恒可知n（FeSO₄•7H₂O）=n（Fe²⁺），再根據(jù)m=nM計(jì)算m（FeSO₄•7H₂O），進(jìn)而計(jì)算樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）①鐵屑用純堿溶液洗去油污，加稀硫酸充分反應(yīng)，經(jīng)過(guò)過(guò)濾分離，在濾液中加入氨水得到氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵被氧化為氫氧化鐵，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌，然后再干燥，灼燒得到氧化鐵，則：操作Ⅱ所包含的兩項(xiàng)主要基本操作是：過(guò)濾、洗滌，上述流程中，F(xiàn)e（OH）₂轉(zhuǎn)化成Fe（OH）₃時(shí)的化學(xué)方程式為：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃，
故答案為：過(guò)濾、洗滌；4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃；
②將FeCl₂溶液高溫水解、氧化也可直接制得氧化鐵，需要有氧氣參與反應(yīng)，反應(yīng)還生成HCl，反應(yīng)方程式為：4FeCl₂+4H₂O+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8HCl，
故答案為：4FeCl₂+4H₂O+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+8HCl；
（2）高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，自身為還原為Mn²⁺，反應(yīng)離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，高錳酸鉀為紫色，當(dāng)?shù)味ǖ浇K點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)e²⁺被完全氧化，加入的最后一滴高錳酸鉀不反應(yīng)，溶液的顏色變淺紫紅色，不需要另外加入指示劑，
步驟a，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺，所以事先取少量綠礬產(chǎn)品溶于水，滴加KSN溶液進(jìn)行驗(yàn)證，若溶液變紅色，說(shuō)明被氧化，否則未被氧化，
①配制時(shí)需要的儀器除天平、玻璃棒、燒杯、膠頭滴管外，還需250 mL容量瓶；
②酸性高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，盛放在酸式滴定管中，樣品硫酸亞鐵溶液呈酸性，應(yīng)用酸式滴定管盛放，且向錐形瓶滴加硫酸亞鐵溶液，與空氣接觸增大，會(huì)被氧氣氧化，導(dǎo)致誤差增大，故b最合理；
③n（MnO₄^-）=0.01000mol/L×0.02L=2×10^-4mol，由5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，可知n（Fe²⁺）=5×2×10^-4mol=1×10^-3mol，
所以250mL溶液中含有知n（Fe²⁺）=1×10^-3mol×$\frac{250mL}{25mL}$=1×10^-2mol，
則m（FeSO₄•7H₂O）=278g/mol×1×10^-2mol=2.78g，
樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{2.78g}{2.850g}$×100%=97.5%，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；否；a．KSCN；①250mL容量瓶；②b；③97.5%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)工藝流程、物質(zhì)的分離提純、氧化還原滴定應(yīng)用、溶液配制等，清楚實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與綜合運(yùn)用知識(shí)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，難度中等．