Question

18．綠礬（FeSO₄•7H₂O）是治療缺鐵性貧血的特效藥．下面是以商品級純度鐵屑（含少量錫等雜質(zhì)）生產(chǎn)綠礬的一種方法：

已知：在H₂S飽和溶液中，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時(shí)溶液的pH為3.0，沉淀完全時(shí)的pH為5.5．
回答下列問題：
（1）檢驗(yàn)所得綠礬晶體中是否含有Fe³⁺的實(shí)驗(yàn)操作是取少量晶體溶于水，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，表明不含有Fe³⁺．
（2）操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是使Sn²⁺完全變成SnS沉淀，而Fe²⁺不沉淀；通入硫化氫至飽和的目的是：此空不填．
①除去操作I所得溶液中含有的Sn²⁺等雜質(zhì)離子；
②防止Fe²⁺的氧化．
（3）操作IV的順序依次為：蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌．
（4）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．
（5）測定綠礬產(chǎn)品中Fe²⁺含量的方法是：
a．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(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL（滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）．
①計(jì)算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.54%．
②若用上述方法測定的樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低（測定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略），其可能原因有樣品中存在少量的雜質(zhì)（如H₂O、H₂SO₄等）、樣品部分被氧化．

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)三價(jià)鐵離子的檢驗(yàn)方法分析回答，三價(jià)鐵離子遇硫氰酸鉀溶液變血紅色；
（2）依據(jù)流程關(guān)系圖分析，在H₂S飽和溶液中，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時(shí)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⁺；通入硫化氫制飽和，硫化氫是強(qiáng)還原劑，目的是沉淀錫離子，防止亞鐵離子被氧化；
（3）操作IV的目的是從濾液中析出綠礬晶體，利用蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶洗滌得到晶體；
（4）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；
（5）依據(jù)滴定實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)終點(diǎn)時(shí)發(fā)生的反應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)實(shí)驗(yàn)過程中操作的誤差分析方法進(jìn)行判斷．

解答 解：（1）檢驗(yàn)所得綠礬晶體中是否含有Fe³⁺的實(shí)驗(yàn)操作是利用三價(jià)鐵離子檢驗(yàn)方法分析，三價(jià)鐵離子遇硫氰酸根離子會(huì)反應(yīng)生成硫氰酸鐵血紅色，證明鐵離子的存在，
故答案為：取少量晶體溶于水，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，表明不含有Fe³⁺；
（2）已知：在H₂S飽和溶液中，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時(shí)溶液的pH為3.0，沉淀完全時(shí)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(shí)，Sn²⁺完全沉淀，亞鐵離子不沉淀，通入硫化氫至飽和的目的是：硫化氫具有強(qiáng)還原性，可以防止亞鐵離子被氧化，
故答案為：使Sn²⁺完全變成SnS沉淀，而Fe²⁺不沉淀；防止Fe²⁺的氧化；
（3）溶液中得到晶體，需要對溶液進(jìn)行加熱蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶析出，過濾洗滌等，所以操作IV的順序依次為：蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌，
故答案為：蒸發(fā)、結(jié)晶、過濾、洗滌；
（4）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；
（5）①a．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(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL；依據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算：
  5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
  5            1
  n（Fe²⁺）  0.01000mol/L×0.0200L
計(jì)算得到；n（Fe²⁺）=0.001mol；
則250mL溶液中含F(xiàn)e²⁺=0.001mol×$\frac{250}{25}$=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)=$\frac{2.78g}{2.85g}$×100%=97.54%；
故答案為：97.54%；
②用上述方法測定樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低（測定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略），可能原因是洗滌不徹底，亞鐵離子被空氣中的氧氣部分氧化，
故答案為：樣品中存在少量的雜質(zhì)（如H₂O、H₂SO₄等）；樣品部分被氧化．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)制備工藝流程，涉及物質(zhì)的分離提純、對原理的分析評價(jià)、條件控制、物質(zhì)含量測定等，注意對題目信息運(yùn)用，熟練掌握元素化合物知識(shí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�，難度中等