Question

中國醫(yī)學博大精深，很多化學物質很早出現了我國著名的醫(yī)書中，如《本草綱目》中就有記載：“綠礬（FeSO₄?7H₂O）又名皂礬，主要藥用功能是除濕，解毒，收斂，止血”．下面是某化學興趣小組的同學查閱資料后，以市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質）為原料，設計制備純凈綠礬的流程：

請根據相關信息和該小組同學的設計流程，回答下列問題：
（1）檢驗制得的綠礬晶體中是否含有Fe³⁺，最好選用試劑

 

；
A、KSCN  B、NaOH溶液  C、KmnO₄  D、氯水
（2）濾液A中主要成份是

 

；
（3）操作中通入硫化氫至飽和的主要目的是

 

，在溶液中用稀硫酸調節(jié)pH=2的目的是

 

；
（4）操作I包含的實驗操作依次為蒸發(fā)濃縮、

 

、

 

；
（5）試驗結束后，該小組同學為測定綠礬產品中Fe²⁺含量，稱取2.850g綠礬產品，溶解配置成250mL溶液，取25.00mL該溶液于錐形瓶中，用硫醋酸化的0.010molL^-1的KMnO₄溶液滴定至終點，滴定結束后消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．
①滴定時盛放KMnO₄溶液的儀器為

 

（填儀器名稱）
②上述樣品中FeSO₄?7H₂O的質量分數為

 

．

Answer 1

考點：物質分離和提純的方法和基本操作綜合應用,制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：以市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質）為原料，制備純凈綠礬流程為：加入足量稀硫酸，鐵和硫酸反應Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑ 生成硫酸亞鐵，錫和硫酸反應Sn+H₂SO₄=SnSO₄+H₂↑，氧化鐵和硫酸反應Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，因氧化鐵為少量，所以Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄過濾所得濾液A為FeSO₄、SnSO₄，通入硫化氫，生成硫化亞錫，在溶液中用稀硫酸調節(jié)pH=2，硫化亞錫不溶于稀硫酸，可除去溶液中的Sn²⁺離子，同時可防止Fe²⁺離子生成沉淀，過濾沉淀為硫化亞錫，濾液B為FeSO₄，通過蒸發(fā)濃縮、蒸發(fā)結晶、過濾洗滌干燥得到產品．
（1）依據三價鐵離子的檢驗方法分析回答，三價鐵離子遇硫氰酸鉀溶液變血紅色；
（2）根據以上分析濾液A中主要成份是FeSO₄、SnSO₄；
（3）根據硫化亞錫不溶于稀硫酸，不溶于水，pH=2Fe²⁺離子未生成沉淀分析解答；
（4）因為綠礬晶體是結晶水合物，所以要從濾液D中得到綠礬晶體，不能直接蒸干，必須進行的實驗操作步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、自然干燥；
（5）①高錳酸鉀具有強氧化性，結合酸堿滴定管的構造解答；②根據氧化還原反應的計算原則是電子得失總數相等，得出KMnO₄與Fe²⁺的對應關系，由KMnO₄求出Fe²⁺的量，因為樣品配成了250mL溶液，滴定時取用了25.00mL，所以乘以10．

解答： 解：（1）檢驗所得綠礬晶體中是否含有Fe³⁺的實驗操作是利用三價鐵離子檢驗方法分析，三價鐵離子遇硫氰酸根離子會反應生成硫氰酸鐵血紅色，證明鐵離子的存在，
A、KSCN溶液和三價鐵離子反應生成血紅色溶液，可以檢驗鐵離子的檢驗，故A符合；
B、NaOH溶液和亞鐵離子反應生成白色沉淀迅速變化為灰綠色最后變?yōu)榧t褐色，和鐵離子反應生成紅褐色沉淀，不能檢驗鐵離子的存在，故B不符合；
C、KMnO₄溶液不與鐵離子反應物現象發(fā)生，故C不符合；
D、氯水不能用于檢驗Fe³⁺，由于溶液中含有Fe²⁺，易被氯氣氧化為鐵離子產生誤檢，故D不符合；
故答案為：A；
（2）市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質），加入足量稀硫酸，鐵和硫酸反應Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑ 生成硫酸亞鐵，錫和硫酸反應Sn+H₂SO₄=SnSO₄+H₂↑，氧化鐵和硫酸反應Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O，因氧化鐵為少量，所以Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄過濾所得濾液A為FeSO₄、SnSO₄，
故答案為：FeSO₄、SnSO₄；
（3）通入硫化氫，生成硫化亞錫，在溶液中用稀硫酸調節(jié)pH=2，硫化亞錫不溶于稀硫酸，可除去溶液中的Sn²⁺離子，同時可防止Fe²⁺離子生成沉淀，過濾沉淀為硫化亞錫，
故答案為：除去溶液中的Sn²⁺離子；防止Fe²⁺離子生成沉淀；
（4）因為綠礬晶體是結晶水合物，所以要從濾液D中得到綠礬晶體，不能直接蒸干，必須進行的實驗操作步驟是：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、自然干燥，
故答案為：冷卻結晶；過濾洗滌干燥；
（5）①高錳酸鉀具有強氧化性，能氧化橡膠管，只能盛放在酸式滴定管中，
故答案為：酸式滴定管；
②高錳酸鉀在酸性溶液中具有強氧化性能氧化亞鐵離子為鐵離子，本身被還原為錳離子，根據電子守恒可知發(fā)生的離子反應為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，KMnO₄→5Fe²⁺，FeSO₄?7H₂O）的摩爾質量為278g/mol，2.850g綠礬產品，樣品中含FeSO₄?7H₂O：0.02L×0.01mol/L×5×10×278g/mol=2.78g，則該樣品中FeSO₄?7H₂O的質量分數為

2.78

2.85

×100%=97.5%，
故答案為：97.5%．

點評：本題綜合考查物質的制備和性質探究等知識，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，為高考常見題型，注意把握實驗的操作原理和步驟，把握相關物質的性質，題目難度中等．