Question

2．綠礬（FeSO₄•7H₂O）是治療缺鐵性貧血藥品中的重要成分．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：

已知：室溫下飽和H₂S溶液的pH約為3.9；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．
請回答下列問題：
（一）綠礬的制備
（1）檢驗制得的綠礬中是否含有Fe³⁺的實驗操作是取少量溶于水配成溶液，滴加1～2滴KSCN溶液，振蕩，若變?yōu)榧t色溶液則含有Fe³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺．
（2）操作II中，通入硫化氫至飽和的目的是把Fe³⁺還原成Fe²⁺，除去溶液中的Sn²⁺，并防止Fe²⁺被氧化；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是防止Fe²⁺生成沉淀．
（3）操作IV的順序依次為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌．
（二）綠礬中FeSO₄•7H₂O含量的測定
若用容量法測定綠礬中FeSO₄•7H₂O的含量．滴定反應是：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
實驗方案如下：
①稱取15.041g綠礬產(chǎn)品，溶解，在250mL容量瓶中定容．
②量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中．
③用0.0500mol/L KMnO₄溶液（硫酸酸化）滴定至終點，記錄初讀數(shù)和末讀數(shù)．
④重復操作②③1～2次或做平行實驗1～2次．
⑤數(shù)據(jù)處理．
（4）上述實驗方案中的步驟④是重復操作②③1～2次或做平行實驗1～2次．
（5）潔凈的滴定管在滴定前必須進行的操作有：
①檢驗活塞是否漏水；②用蒸餾水洗滌2～3次，再用高錳酸鉀標準溶液潤洗滴定管2～3次；
③向滴定管中加入KMnO₄標準溶液到0刻度以上，趕走尖嘴部位的氣泡，調(diào)液面至0或0刻度線以下，初讀數(shù)．
（三）數(shù)據(jù)處理
某小組同學的實驗數(shù)據(jù)記錄如下：（FeSO₄•7H₂O的摩爾質(zhì)量為278g/mol）

實驗次數(shù)	初讀數(shù)（mL）	末讀數(shù)（mL）
1	0.20	21.40
2	0.00	21.00
3	1.60	26.60

（6）上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分數(shù)為0.975（用小數(shù)表示，保留三位小數(shù)）．

Answer 1

分析 市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質(zhì)），加入稀硫酸可生成Sn²⁺、Fe²⁺，經(jīng)過濾后在濾液中加入稀硫酸酸化調(diào)節(jié)pH=2，并通入硫化氫氣體，除去溶液中的Sn²⁺，并防止Fe²⁺被氧化，過濾除去SnS，濾液中主要含有硫酸亞鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌可得到FeSO₄•7H₂O．
（1）可用KSCN檢驗鐵離子；
（2）根據(jù)硫化氫具有還原性的性質(zhì)以及生成SnS沉淀的性質(zhì)判斷；
（3）由溶液得到晶體，可經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到；
（4）為減少實驗誤差，可重復②③1～2次；潔凈的滴定管在滴定前必須進行檢漏和潤洗；
（5）潔凈的滴定管在滴定前必須進行檢漏和潤洗，可用蒸餾水洗滌2～3次，再用高錳酸鉀標準溶液潤洗滴定管2～3次；
（6）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20.10mL，則
   5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5       1
n（Fe²⁺） 0.05000mol/L×0.0210L
計算得到；n（Fe²⁺）=0.00525mol；
則250mL溶液中含F(xiàn)e²⁺=0.00525mol×$\frac{250}{25}$=0.0525mol；
利用鐵元素守恒關(guān)系式計算．

解答 解：市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質(zhì)），加入稀硫酸可生成Sn²⁺、Fe²⁺，經(jīng)過濾后在濾液中加入稀硫酸酸化調(diào)節(jié)pH=2，并通入硫化氫氣體，除去溶液中的Sn²⁺，并防止Fe²⁺被氧化，過濾除去SnS，濾液中主要含有硫酸亞鐵，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌可得到FeSO₄•7H₂O．
（1）可用KSCN檢驗鐵離子，方法為取少量綠礬晶體加水溶解，滴加KSCN溶液，看溶液是否呈紅色，步驟為：取少量溶于水配成溶液，滴加1～2滴KSCN溶液，振蕩，若變?yōu)榧t色溶液則含有Fe³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺，
故答案為：取少量溶于水配成溶液，滴加1～2滴KSCN溶液，振蕩，若變?yōu)榧t色溶液則含有Fe³⁺，否則不含F(xiàn)e³⁺；
（2）硫化氫具有還原性，通入硫化氫氣體，把Fe³⁺還原成Fe²⁺，除去溶液中的Sn²⁺，并防止Fe²⁺被氧化，在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是防止Fe²⁺生成沉淀，因可FeS可溶于酸，
故答案為：把Fe³⁺還原成Fe²⁺，除去溶液中的Sn²⁺，并防止Fe²⁺被氧化； 防止Fe²⁺生成沉淀；
（3）由溶液得到晶體，可經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；過濾洗滌；
（4）為減少實驗誤差，可重復②③1～2次，或做平行實驗1～2次，
故答案為：重復操作②③1～2次或做平行實驗1～2次；
（5）①潔凈的滴定管在滴定前必須進行檢漏和潤洗，可用蒸餾水洗滌2～3次，再用高錳酸鉀標準溶液潤洗滴定管2～3次，
故答案為：用蒸餾水洗滌2～3次，再用高錳酸鉀標準溶液潤洗滴定管2～3次；
（6）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20.10mL，則
   5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5       1
n（Fe²⁺） 0.05000mol/L×0.0210L
解得n（Fe²⁺）=0.00525mol，
則250mL溶液中含F(xiàn)e²⁺=0.00525mol×$\frac{250}{25}$=0.0525mol，
FeSO₄•7H₂O物質(zhì)的量為0.0525mol，質(zhì)量=0.0525mol×278g/mol=14.595g，
質(zhì)量分數(shù)=$\frac{14.595g}{15.041g}$×100%=97.5%=0.975，
故答案為：0.975．

點評 本題考查物質(zhì)分離以及含量的測定，為高考常見題型，題目較為綜合，側(cè)重于鐵鹽亞鐵鹽的性質(zhì)應用，分離混合物的實驗方法設計和分析判斷，滴定實驗的分析判斷，數(shù)據(jù)計算，誤差分析的方法的考查，題目難度中等．