Question

8．鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有著廣泛的應(yīng)用．
（1）氧化鐵是重要工業(yè)顏料，用廢鐵屑制備它的流程如下：

回答下列問題：
①操作Ⅰ、Ⅱ的名稱分別是過濾、洗滌．
②寫出在空氣中煅燒FeCO₃的化學(xué)方程式4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
③煅燒如果不充分，產(chǎn)品中將有Fe²⁺存在，試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)產(chǎn)品中有無Fe²⁺．
（2）有些同學(xué)認(rèn)為KMnO₄溶液滴定也能進(jìn)行鐵元素含量的測(cè)定．
a．稱取2.850g綠礬（FeSO₄•7H₂O）產(chǎn)品，配成250mL溶液；
b．量取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.010 00mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．
①寫出酸性KMnO₄溶液與FeSO₄溶液反應(yīng)的離子方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
②計(jì)算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.5%[已知M（FeSO₄•7H₂O）=278g•mol^-1]
③滴定達(dá)到終點(diǎn)時(shí)錐形瓶中溶液顏色變化為溶液由淺綠色變?yōu)樽霞t色，且半分鐘內(nèi)不立即褪去．
④下列操作會(huì)導(dǎo)致樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定結(jié)果偏高的有bc．
a．未干燥錐形瓶
b．盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗
c．滴定結(jié)束時(shí)仰視刻度線讀數(shù)
d．量取待測(cè)液的滴定管沒有潤洗．

Answer 1

分析 碳酸鈉溶液為堿性溶液，能夠除去油污，實(shí)驗(yàn)步驟①的目的是洗油污，鐵屑溶于稀硫酸溫度控制在50～80⁰C，加快反應(yīng)速率、增大FeSO₄的溶解度，由工藝流程可知，操作I是將固體與液體分離，應(yīng)采取過量的方法，加入稍過量的碳酸氫銨，濾液中含F(xiàn)e²⁺，與碳酸氫銨反應(yīng)Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，生成碳酸亞鐵沉淀，操作II為洗滌，然后干燥、灼燒得到氧化鐵，
（1）①分離可溶物和不溶物用過濾，除去固體上的少量可溶性雜質(zhì)用洗滌；
②FeCO₃與氧氣反應(yīng)生成三氧化二鐵和二氧化碳；
③依據(jù)煅燒反應(yīng)不完全，生成氧化鐵中含有碳酸亞鐵，可以先加酸溶解，再加入高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)亞鐵離子的存在；
（2）①高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，亞鐵離子具有還原性，酸性溶液中亞鐵離子被高錳酸鉀氧化為鐵離子，本身被還原為錳離子，結(jié)合電荷守恒，原子守恒配平書寫；
②依據(jù)元素守恒和氧化還原反應(yīng)計(jì)算得到；
③亞鐵離子被氧化為三價(jià)鐵離子，高錳酸鉀溶液做指示劑，滴定終點(diǎn)時(shí)溶液由淺綠色變?yōu)樽霞t色，且半分鐘內(nèi)不立即褪去；
④依據(jù)滴定過程中C（待測(cè)）=$\frac{C（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$，操作過程中引起誤差需要分析道到標(biāo)準(zhǔn)液的體積變化分析；

解答 解：（1）①分離可溶物和不溶物用過濾，除去固體上的少量可溶性雜質(zhì)用洗滌，
故答案為：過濾；洗滌；
②在空氣中煅燒FeCO₃，F(xiàn)eCO₃與氧氣反應(yīng)生成三氧化二鐵和二氧化碳，反應(yīng)方程式為4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂，
故答案為：4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂；
③煅燒如果不充分，產(chǎn)品中將有Fe²⁺ 存在，主要是Fe₂O₃和FeCO₃，取樣品放入試管中，加入稀硫酸溶解得到溶液，滴入高猛酸鉀溶液，若滴入的高錳酸鉀溶液褪色證明含有亞鐵離子，否則不存在，
故答案為：取固體樣品少許放入試管中，加入足量稀硫酸，震蕩試管，再加入幾滴滴入KMnO₄溶液，若溶液褪色證明含有Fe²⁺，否則不存在；
（2）①高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，亞鐵離子具有還原性，酸性溶液中亞鐵離子被高錳酸鉀氧化為鐵離子，本身被還原為錳離子，酸性KMnO₄溶液與FeSO₄溶液反應(yīng)的離子方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
②依據(jù)步驟分析，25ml溶液被高錳酸鉀溶液滴定反應(yīng)，終點(diǎn)時(shí)消耗亞鐵離子物質(zhì)的量為：
                    MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
                     1    5
  0.0200L×0.0100mol/L    n（Fe²⁺）
n（Fe²⁺）=0.00100mol；
配制的250ml溶液中含亞鐵離子物質(zhì)的量n=0.01mol；
樣品中綠礬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.01mol×278g/mol}{2.850}$×100%=97.5%
故答案為：97.5%；
③滴定實(shí)驗(yàn)是利用高錳酸鉀溶液的顏色變化指示反應(yīng)終點(diǎn)，所以反應(yīng)完全后，溶液呈紫紅色，
故答案為：溶液由淺綠色變?yōu)樽霞t色，且半分鐘內(nèi)不立即褪去；
④滴定過程中C（待測(cè)）=$\frac{C（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$，
a、錐形瓶未干燥對(duì)滴定結(jié)果無影響，故a不選；
b、盛裝標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管沒有用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗，高錳酸鉀溶液變稀，滴定時(shí)消耗溶液體積增大，根據(jù)C（待測(cè)）=$\frac{C（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$，V_標(biāo)偏大，則c_待偏高，故b選；
c、滴定結(jié)束時(shí)仰視刻度線讀數(shù)，讀出的消耗的高錳酸鉀溶液體積偏大，根據(jù)C（待測(cè)）=$\frac{C（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$，V_標(biāo)偏大，則c_待偏高，故c選；
d、量取待測(cè)液的滴定管沒有潤洗，待測(cè)液體被稀釋，則消耗的標(biāo)準(zhǔn)液體積偏小，根據(jù)C（待測(cè)）=$\frac{C（標(biāo)準(zhǔn)）V（標(biāo)準(zhǔn)）}{V（待測(cè)）}$，V_標(biāo)偏小，則c_待偏低，故d不選；
故選bc．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了鐵及其化合物性質(zhì)的分析應(yīng)用，滴定實(shí)驗(yàn)的操作步驟和注意問題，滴定實(shí)驗(yàn)的計(jì)算應(yīng)用，誤差分析依據(jù)，題目難度中等．