Question

4．硫酸亞鐵是一種重要的化工產(chǎn)品，在工業(yè)上有重要的用途．學(xué)生探究燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制備綠礬（FeSO₄•7H₂O式量為278），并進(jìn)一步計(jì)算產(chǎn)品的純度．工藝流程如下所示：

（1）燒渣在進(jìn)行酸溶時(shí)用到的酸為硫酸．
（2）過程中灼燒時(shí)產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液不會褪色的是B
A．品紅溶液    B．紫色石蕊溶液   C．酸性KMnO₄溶液  D．紅色的酚酞試液
（3）X是鐵粉，檢驗(yàn)溶液Q中含有的金屬陽離子的實(shí)驗(yàn)方法是取待測液于試管中，滴入幾滴KSCN，無明顯現(xiàn)象，滴入雙氧水或氯水，溶液變血紅色，則說明溶液中含有亞鐵離子．
（4）操作III的操作步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．（填操作名稱）
（5）測定綠礬產(chǎn)品中Fe²⁺含量的實(shí)驗(yàn)步驟：
a．稱取6.0g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0.01mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積為40.00mL．（滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）．
①標(biāo)準(zhǔn)液裝在酸式滴定管中（填“酸式”或“堿式”），計(jì)算上述產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.7%；
②若在a步操作中，進(jìn)行定容時(shí)仰視刻度線定容，則會使測得的產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏�。�（填“偏大”“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

分析 燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制備綠礬，為了減少引入新雜質(zhì)，所以用硫酸溶解并通入足量氧氣，反應(yīng)后過濾得到濾渣M和溶液N，濾渣M中含硫，灼燒后會產(chǎn)生二氧化硫，溶液N中主要溶質(zhì)為硫酸鐵，加入足量的鐵粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵，過濾除去多余的鐵粉，得到硫酸亞鐵溶液，將硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到綠礬．
（1）本實(shí)驗(yàn)要制備綠礬，為了不引入新雜質(zhì)，要用硫酸溶解；
（2）過程中灼燒時(shí)產(chǎn)生的氣體為SO₂，具有還原性和漂白性及酸性氧化物的通性；
（3）根據(jù)流程分析可知，溶液N中主要溶質(zhì)為硫酸鐵，要制得綠礬要加鐵粉，檢驗(yàn)亞鐵離子可以用KSCN溶液及氧化劑，看溶液顏色的變化；
（4）從硫酸亞鐵溶液中得到綠礬，要將硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥；
（5）①高錳酸鉀有強(qiáng)氧化性，應(yīng)用酸式滴定管，根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系式KMnO₄～5FeSO₄•7H₂O，利用高錳酸鉀的物質(zhì)的量可以計(jì)算出FeSO₄•7H₂O的物質(zhì)的量，進(jìn)而確定質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
②若在a步操作中，進(jìn)行定容時(shí)仰視刻度線定容，則所得樣品溶液濃度偏小，消耗的高錳酸鉀的體積也會偏小，據(jù)此答題．

解答 解：燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制備綠礬，為了減少引入新雜質(zhì)，所以用硫酸溶解并通入足量氧氣，反應(yīng)后過濾得到濾渣M和溶液N，濾渣M中含硫，灼燒后會產(chǎn)生二氧化硫，溶液N中主要溶質(zhì)為硫酸鐵，加入足量的鐵粉反應(yīng)生成硫酸亞鐵，過濾除去多余的鐵粉，得到硫酸亞鐵溶液，將硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到綠礬．
（1）本實(shí)驗(yàn)要制備綠礬，為了不引入新雜質(zhì)，要用硫酸溶解，
故答案為：硫酸；
（2）過程中灼燒時(shí)產(chǎn)生的氣體為SO₂，具有還原性和漂白性及酸性氧化物的通性，能使品紅褪色，能與酸性KMnO₄溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)而使其褪色，能與堿反應(yīng)使紅色的酚酞試液褪色，不能使紫色石蕊溶液褪色，
故答案為：B；
（3）根據(jù)流程分析可知，溶液N中主要溶質(zhì)為硫酸鐵，要制得綠礬要加鐵粉，反應(yīng)的離子方程式為 Fe+2Fe³⁺=3 Fe²⁺，檢驗(yàn)亞鐵離子的方法是取待測液于試管中，滴入幾滴KSCN，無明顯現(xiàn)象，滴入雙氧水或氯水，溶液變血紅色，則說明溶液中含有亞鐵離子，
故答案為：鐵粉； 取待測液于試管中，滴入幾滴KSCN，無明顯現(xiàn)象，滴入雙氧水或氯水，溶液變血紅色，則說明溶液中含有亞鐵離子；
（4）從硫酸亞鐵溶液中得到綠礬，要將硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：冷卻結(jié)晶；洗滌；
（5）①高錳酸鉀有強(qiáng)氧化性，應(yīng)用酸式滴定管，高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.01mol•L^-1×0.04L=0.0004mol，根據(jù)電子得失守恒有關(guān)系式KMnO₄～5FeSO₄•7H₂O，則6.0g產(chǎn)品中含有FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量0.0004mol×$\frac{250}{25}$×5×278g/mol=5.56g，所以FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{5.56g}{6g}$×100%=92.7%，
故答案為：酸式；92.7%；
②若在a步操作中，進(jìn)行定容時(shí)仰視刻度線定容，則所得樣品溶液濃度偏小，消耗的高錳酸鉀的體積也會偏小，根據(jù)①的計(jì)算可知測得的產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏小，
故答案為：偏小．

點(diǎn)評 本題考查較為綜合，涉及物質(zhì)含量的測定、制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)等知識，題目難度中等，注意常見化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作方法及實(shí)驗(yàn)誤差分析方法．