Question

6．氧化鐵是重要的工藝顏料，用廢鐵屑制備它的流程如下：回答下列問題：

（1）①加碳酸鈉溶液并小火加熱的操作目的是去除油污；
②操作Ⅰ的名稱是過濾，操作Ⅱ的名稱是洗滌；
（2）①流程所發(fā)生的反應(yīng)為FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）2SO₄+CO₂↑+H₂O過程中，加入稍過量的NH₄HCO₃溶液后，且要控制溶液的為6.8～7.2之間．加入稍過量的目的是使溶液中亞鐵離子完全轉(zhuǎn)化為FeCO3沉淀，溶液的pH不能過低的原因是碳酸氫銨能與酸反應(yīng)，碳酸亞鐵沉淀減少
②檢驗(yàn)濾液B中含有NH₄⁺的方法是取少許B溶液于試管中，加入足量濃氫氧化鈉溶液，加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，證明濾液B中含有銨根離子．
（3）有些同學(xué)認(rèn)為KMnO₄溶液滴定能進(jìn)行鐵元素含量的測(cè)定．
a、稱取2.85g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、用硫酸化的0.0100mol/L 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5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
②用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)應(yīng)選用酸式滴定管（填“酸式”或“堿式”）．
③計(jì)算上述樣品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為97.54%．

Answer 1

分析 碳酸鈉溶液顯堿性，可以除去鐵屑表面的油污，用稀硫酸溶解鐵，再通過過濾分離得到濾液A，濾液A中加入碳酸氫銨，將溶液中亞鐵離子轉(zhuǎn)化為FeCO₃沉淀，再通過過濾分離濾液B與FeCO₃，濾液B中含有硫酸銨，F(xiàn)eCO₃表面附著雜質(zhì)，在干燥前應(yīng)先洗滌除去雜質(zhì)，在空氣中煅燒分解，且+2價(jià)鐵在空氣中加熱易被氧化為+3價(jià)，最終得到Fe₂O₃，
（1）①碳酸鈉溶液顯堿性，可以除去鐵屑表面的油污；
②操作I后得到濾渣和濾液，應(yīng)為過濾；沉淀干燥前應(yīng)先洗滌除去雜質(zhì)；
（2）①加入少過量的碳酸氫銨，使溶液中亞鐵離子完全轉(zhuǎn)化為FeCO₃沉淀；pH過低，碳酸氫銨能與酸反應(yīng)，碳酸亞鐵沉淀減少；
②利用銨根離子與堿反應(yīng)生成氨氣，氨氣能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)；
（3）①高錳酸根具有強(qiáng)氧化性，亞鐵離子具有還原性，酸性條件下，高錳酸根將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為錳離子，同時(shí)有水生成；
②高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕橡皮管，應(yīng)盛放在酸式滴定管中；
③根據(jù)n=cV計(jì)算25mL樣品溶液消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算250mL溶液可以消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量，再根據(jù)①中離子方程式計(jì)算亞鐵離子的物質(zhì)的量，由Fe元素守恒可得FeSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量，根據(jù)m=nM計(jì)算FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算其質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：碳酸鈉溶液顯堿性，可以除去鐵屑表面的油污，用稀硫酸溶解鐵，再通過過濾分離得到濾液A，濾液A中加入碳酸氫銨，將溶液中亞鐵離子轉(zhuǎn)化為FeCO₃沉淀，再通過過濾分離濾液B與FeCO₃，濾液B中含有硫酸銨，F(xiàn)eCO₃表面附著雜質(zhì)，在干燥前應(yīng)先洗滌除去雜質(zhì)，在空氣中煅燒分解，且+2價(jià)鐵在空氣中加熱易被氧化為+3價(jià)，最終得到Fe₂O₃，
（1）①碳酸鈉溶液顯堿性，促進(jìn)酯的水解，可以除去鐵屑表面的油污，
故答案為：去除油污；
②操作I分離互不相溶的固體與液體，采取過濾；碳酸亞鐵表面附著雜質(zhì)，沉淀干燥前應(yīng)先洗滌除去雜質(zhì)，
故答案為：過濾；洗滌；
（2）①加入少過量的碳酸氫銨，使溶液中亞鐵離子完全轉(zhuǎn)化為FeCO₃沉淀；pH過低，碳酸氫銨能與酸反應(yīng)，碳酸亞鐵沉淀減少，
故答案為：使溶液中亞鐵離子完全轉(zhuǎn)化為FeCO₃沉淀；碳酸氫銨能與酸反應(yīng)，碳酸亞鐵沉淀減少；
②檢驗(yàn)銨根離子的實(shí)驗(yàn)方法為：取少許B溶液于試管中，加入足量濃氫氧化鈉溶液，加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，證明濾液B中含有銨根離子，
故答案為：取少許B溶液于試管中，加入足量濃氫氧化鈉溶液，加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，證明濾液B中含有銨根離子；
（3）①高錳酸根具有強(qiáng)氧化性，亞鐵離子具有還原性，酸性條件下，高錳酸根將亞鐵離子氧化為鐵離子，自身被還原為錳離子，同時(shí)有水生成，反應(yīng)離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
②高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性，可以腐蝕橡皮管，且為硫酸酸化，應(yīng)盛放在酸式滴定管中，故答案為：酸式；
③25mL樣品溶液消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.02L×0.0100mol/L=2×10^-4mol，可知250mL溶液可以消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為2×10^-4mol×$\frac{250mL}{25mL}$=2×10^-3mol，由5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，可知250mL溶液中亞鐵離子離子的物質(zhì)的量為2×10^-3mol×5=0.01mol，由Fe元素守恒可得FeSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量為0.01mol，
故FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{0.01mol×278g/mol}{2.85g}$×100%=97.54%，
故答案為：97.54%．

點(diǎn)評(píng) 本題通過化學(xué)工藝流程考查探究物質(zhì)組成、測(cè)量物質(zhì)含量的方法，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹��?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，注意分析試劑線、操作線、反應(yīng)線，是對(duì)學(xué)生綜合能力的考查，需要學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)．