Question

7．無水硫酸亞鐵是一種白色粉末，其水溶液為淺綠色．常見其七水化合物晶體，俗稱綠礬（FeSO₄•7H₂O），主要用于凈水、照相制版及在醫(yī)藥上作補(bǔ)血劑治療缺鐵性貧血等．某課外小組為了測定某補(bǔ)血劑中鐵元素的含量，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
【查閱資料】
在酸性條件下，用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行氧化還原滴定，可以測定Fe²⁺的含量．反應(yīng)的離子方程式是Fe²⁺+MnO₄^-+H⁺ 
①${MnO}_{4}^{-}+{H}^{+}$→Fe³⁺+Mn²⁺ （未配平）
【實(shí)驗(yàn)步驟】
稱取0.790gKMnO₄晶體，配成500.00mL水溶液；（已知Mr（KMnO₄）=158）
②取除去糖衣（不與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)）后的硫酸亞鐵補(bǔ)血劑藥片（1.500g），研細(xì)后加稀硫酸溶解，配成100.00mL水溶液；
③用酸式滴定管取待測“補(bǔ)血劑”溶液20.00mL于某容器中；
④盛裝標(biāo)準(zhǔn)KMnO₄溶液，靜置后，讀取數(shù)據(jù)，記錄為KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液體積初始讀數(shù)；
⑤滴定，并記錄 KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液的終點(diǎn)讀數(shù)，再重復(fù)滴定2次．
【實(shí)驗(yàn)記錄】

滴定次數(shù) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)	1	2	3
V（樣品）/mL	20.00	20.00	20.00
V（KMnO4）/mL （初讀數(shù)）	0.00	0.20	0.00
V（KMnO4）/mL （終讀數(shù)）	15.85	15.22	14.98

【交流與討論】
（1）書寫完整并配平離子反應(yīng)5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺→5Fe³⁺+1Mn²⁺+4H₂O．
（2）配制KMnO₄溶液時(shí)，所用的儀器有天平、藥匙、燒杯、玻璃棒，還有500mL容量瓶、膠體滴管（填儀器名稱）．
（3）課外小組里有位同學(xué)設(shè)計(jì)了下列四種滴定方式（夾持部分略去），引起了同學(xué)們的討論，最后取得共識，認(rèn)為最合理的是c（填字母序號）．
（4）下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作的描述及分析正確的是A（填字母序號）．
A．配制KMnO₄溶液時(shí)容量瓶洗滌后不需干燥即可直接用于實(shí)驗(yàn)
B．滴定過程中當(dāng)觀察到溶液顏色發(fā)生變化時(shí)應(yīng)立即停止滴加，防止滴加過量
C．滴定過程中，左手控制滴定管，右手搖動錐形瓶，眼睛時(shí)刻關(guān)注著滴定管中讀數(shù)變化
D．若在接近滴定終點(diǎn)時(shí)，用少量蒸餾水將錐形瓶內(nèi)壁沖洗一下，再繼續(xù)滴定至終點(diǎn)，則會使所測得的補(bǔ)血劑中鐵元素的含量偏低
（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算步驟②中所配制的硫酸亞鐵溶液的濃度為0.0375mol/L，該補(bǔ)血劑中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%．（濃度計(jì)算結(jié)果保留四位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)根據(jù)反應(yīng)可知，鐵從+2價(jià)升到+3價(jià)，錳從+7價(jià)降為+2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降法及電荷守恒配平離子方程式；
（2）配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO₄溶液，所用的儀器有天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、500mL 容量瓶、膠體滴管；
（3）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡皮管，應(yīng)用酸式滴定管盛裝，滴定時(shí)為便于觀察顏色變化，滴定終點(diǎn)顏色由淺變深易于觀察，所以應(yīng)把高錳酸鉀滴入試樣中；
（4）A．配制KMnO₄溶液時(shí)容量瓶洗滌后不需干燥對實(shí)驗(yàn)沒有影響；
B．滴定過程中當(dāng)觀察到溶液顏色發(fā)生變化且保持30s不變時(shí)才應(yīng)停止滴加；
C．滴定過程中，左手控制滴定管，右手搖動錐形瓶，眼睛時(shí)刻關(guān)注著錐形瓶中溶液的顏色變化；
D．若在接近滴定終點(diǎn)時(shí)，用少量蒸餾水將錐形瓶內(nèi)壁沖洗一下，再繼續(xù)滴定至終點(diǎn)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響；
（5）配平反應(yīng)的離子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，滴定中由于第一組數(shù)據(jù)誤差較大，應(yīng)舍去，根據(jù)所消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的物質(zhì)的量可以計(jì)算出試樣中硫酸亞鐵的物質(zhì)的量，據(jù)此答題．

解答 解：（1）根據(jù)根據(jù)反應(yīng)可知，鐵從+2價(jià)升到+3價(jià)，錳從+7價(jià)降為+2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升降法及電荷守恒配平離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5；1；8；5；1；4H₂O；
（2）配制一定物質(zhì)的量濃度的KMnO₄溶液，所用的儀器有天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、500mL 容量瓶、膠體滴管，
故答案為：500mL 容量瓶、膠體滴管；
（3）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡皮管，應(yīng)用酸式滴定管盛裝，滴定時(shí)為便于觀察顏色變化，滴定終點(diǎn)顏色由淺變深易于觀察，所以應(yīng)把高錳酸鉀滴入試樣中，所以應(yīng)用c圖裝置，故選c；
（4）A．配制KMnO₄溶液時(shí)容量瓶洗滌后不需干燥對實(shí)驗(yàn)沒有影響，故A正確；
B．滴定過程中當(dāng)觀察到溶液顏色發(fā)生變化且保持30s不變時(shí)才應(yīng)停止滴加，故B錯(cuò)誤；
C．滴定過程中，左手控制滴定管，右手搖動錐形瓶，眼睛時(shí)刻關(guān)注著錐形瓶中溶液的顏色變化，故C錯(cuò)誤；
D．若在接近滴定終點(diǎn)時(shí)，用少量蒸餾水將錐形瓶內(nèi)壁沖洗一下，再繼續(xù)滴定至終點(diǎn)，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果沒有影響，故D錯(cuò)誤，
故選A；
（5）滴定中由于第一組數(shù)據(jù)誤差較大，應(yīng)舍去，滴定中用掉高錳酸鉀溶液的體積為$\frac{1}{2}$×（15.02+14.98）mL=15.0OmL，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為$\frac{0.79}{158}×\frac{15.0}{500}$mol=1.50×10^-4 mol，根據(jù)反應(yīng)的離子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O可知，20.00mL試樣中硫酸亞鐵的物質(zhì)的量為7.5×10^-4 mol，所以硫酸亞鐵溶液的濃度為$\frac{7.5×10{\;}^{-4}}{0.02}$mol/L=0.0375mol/L，該補(bǔ)血劑中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{7.5×10{\;}^{-4}×56}{1.500×\frac{20}{100}}$×100%=14%，
故答案為：0.0375mol/L；14%．

點(diǎn)評 本題考查了物質(zhì)含量的測定、數(shù)據(jù)處理、氧化還原反應(yīng)等知識點(diǎn)，題目難度中等，注意把握滴定原理和利用關(guān)系式法計(jì)算，側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力，做題時(shí)注意滴定數(shù)據(jù)，排除誤差較大的一組．