Question

綠礬（FeSO₄?7H₂O）在醫(yī)藥和染料生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用．下面是以鐵屑（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．
（1）操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是

 

；通入硫化氫至飽和的目的是：①除去操作I所得溶液中含有的Sn²⁺等雜質(zhì)離子；
②

 

．
（2）操作Ⅳ的順序依次為：

 

、冷卻結(jié)晶、

 

．
（3）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

 

．
（4）測定綠礬產(chǎn)品中Fe²⁺含量的方法是：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0.0100mol?L^-1 KmnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO，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）
則上述樣品中FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：流程圖分析可知，鐵屑加入稀硫酸溶解過濾得到濾渣為不溶性雜質(zhì)，得到濾液用硫酸酸化后調(diào)節(jié)溶液PH=2目的是錫離子完全沉淀，亞鐵離子不沉淀，通硫化氫至飽和除去操作I所得溶液中含有的Sn²⁺等雜質(zhì)離子，硫化氫具有強(qiáng)還原性防止亞鐵離子被氧化，過濾得到濾渣Ⅱ?yàn)镾nS沉淀，通過利用蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶洗滌得到晶體；
（1）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；
（2）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；
（3）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；
（4）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；

解答： 解：（1）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；
（2）溶液中得到晶體，需要對(duì)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)濃縮、結(jié)晶、過濾、洗滌；
故答案為：蒸發(fā)濃縮、過濾洗滌；
（3）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；
（4）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；依據(jù)反應(yīng)方程式減小計(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×

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)=

2.78g

2.85g

×100%=97.54%；
故答案為：97.54%；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了鐵鹽亞鐵鹽的性質(zhì)應(yīng)用，分離混合物的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)和分析判斷，滴定實(shí)驗(yàn)的分析判斷，數(shù)據(jù)計(jì)算，誤差分析的方法，題目難度中等．