Question

8．綠礬（FeSO₄•7H₂O）是治療缺鐵性貧血藥品的重要成分，下面是以市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)純凈綠礬的一種方法：

查詢資料，得25℃時有關(guān)物質(zhì)的數(shù)據(jù)如下表：

	飽和H2S溶液	SnS沉淀完全	FeS開始沉淀	FeS沉淀完全
pH值	3.9	1.6	3.0	5.5

（1）操作II中，先通入硫化氫至飽和的目的是使Fe³⁺還原成Fe²⁺，并使Sn²⁺離子完全沉淀，后加入硫酸酸化至pH=2的作用是防止Fe²⁺離子生成沉淀．
（2）操作IV得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌，其目的是：
①除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)；
②降低洗滌過程中FeSO₄•7H₂O的損耗．
（3）工業(yè)上常用氧化還原滴定法測定綠礬產(chǎn)品中Fe²⁺含量，測定步驟如下：
a．稱取2.850g綠礬產(chǎn)品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．
①已知酸性KMnO₄被FeSO₄還原時生成Mn²⁺．寫出該測定過程的離子反應(yīng)方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
②判斷此滴定實驗達(dá)到終點的方法是滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色；
③若實驗操作無失誤，測得上述樣品中FeSO₄•7H₂O的含量仍偏低，則可能的原因是部分Fe²⁺被空氣中O₂氧化；
④該綠磯產(chǎn)品中綠礬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.54%．

Answer 1

分析 鐵屑加入稀硫酸生成硫酸亞鐵、硫酸錫，過濾后得到濾液，將濾液加入稀硫酸酸化，并通入硫化氫，可生成SnS沉淀并防止亞鐵離子被氧化，過濾后得到濾液為硫酸亞鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃硫酸、冷卻結(jié)晶、過濾可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）依據(jù)流程關(guān)系圖分析，通入硫化氫制飽和，硫化氫是強還原劑，目的是沉淀錫離子，防止亞鐵離子被氧化；在H₂S飽和溶液中，SnS沉淀完全時溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時溶液的pH為3.0，操作Ⅱ加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液PH=2為了除去雜質(zhì)離子Sn²⁺；
（2）操作IV得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌目的是洗去表面雜質(zhì)，溫度降低綠礬溶解度降低，減少綠礬晶體的損失；
（3））①酸性KMnO₄被FeSO₄還原時生成Mn²⁺，反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
②滴定實驗達(dá)到終點時，滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，
③Fe²⁺具有還原性，易被空氣中氧化而變質(zhì)，常常導(dǎo)致測定結(jié)果偏低；
④根據(jù)化學(xué)方程式做計算，具體內(nèi)容見解答．

解答 解：鐵屑加入稀硫酸生成硫酸亞鐵、硫酸錫，過濾后得到濾液，將濾液加入稀硫酸酸化，并通入硫化氫，可生成SnS沉淀并防止亞鐵離子被氧化，過濾后得到濾液為硫酸亞鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃硫酸、冷卻結(jié)晶、過濾可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）通入硫化氫至飽和的目的是：硫化氫具有強還原性，可以防止亞鐵離子被氧化，已知：在H₂S飽和溶液中，SnS沉淀完全時溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時溶液的pH為3.0，沉淀完全時的pH為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時，Sn²⁺完全沉淀，亞鐵離子不沉淀，
故答案為：使Fe³⁺還原成Fe²⁺，并使Sn²⁺離子完全沉淀；防止Fe²⁺離子生成沉淀；
（2））②冰水溫度低，物質(zhì)溶解度減小，可以洗去沉淀表面的雜質(zhì)離子，避免綠礬溶解帶來的損失，
故答案為：降低洗滌過程中FeSO₄•7H₂O的損耗；
（3）①酸性KMnO₄被FeSO₄還原時生成Mn²⁺，反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
②滴定實驗達(dá)到終點時，滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色，
故答案為：滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色；
③Fe²⁺具有還原性，易被空氣中氧化而變質(zhì)，常常導(dǎo)致測定結(jié)果偏低，
故答案為：部分Fe²⁺被空氣中O₂氧化；
④a．稱取2.8500g綠礬產(chǎn)品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL，則
   5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5       1
n（Fe²⁺） 0.01000mol/L×0.0200L
計算得到；n（Fe²⁺）=0.001mol；
則250mL溶液中含F(xiàn)e²⁺=0.001mol×（250/25）=0.01mol；
FeSO₄•7H₂O物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量=0.01mol×278g/mol=2.78g；
質(zhì)量分?jǐn)?shù)=（2.78÷2.8）×100%=97.54%，
故答案為：97.54%．

點評 本題考查了鐵鹽亞鐵鹽的性質(zhì)應(yīng)用，為高考常見題型和高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰Φ目疾�，題目著重于分離混合物的實驗方法設(shè)計和分析判斷的考查，注意把握滴定實驗的分析判斷，數(shù)據(jù)計算，誤差分析的方法，題目難度中等．