Question

綠礬晶體（FeSO₄?7H₂O，M=278g/mol）是治療缺鐵性貧血藥品的重要成分．實(shí)驗(yàn)室利用硫酸廠的燒渣（主要成分為Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂），制備綠礬的過程如圖1．

（上述過程所加試劑均過量）
試回答：
（1）操作I為

 

（填寫操作名稱）．
（2）試劑Y與溶液X反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）操作Ⅲ的順序依次為：

 

、冷卻結(jié)晶、過濾、

 

、干燥．
（4）某同學(xué)用酸性KMnO₄溶液測(cè)定綠礬產(chǎn)品中Fe²⁺含量：
a．稱取11.5g綠礬產(chǎn)品，溶解，配制成1000mL溶液；
b．量取25.00mL待測(cè)溶液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL．
①步驟a配制溶液時(shí)需要的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯、膠頭滴管外，還需

 

．
②該同學(xué)設(shè)計(jì)的滴定方式（圖2），最合理的是

 

（夾持部分略去）（填字母序號(hào)）
③滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：

 

．
④判斷此滴定實(shí)驗(yàn)達(dá)到終點(diǎn)的方法是

 

；若在滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí)，俯視KMnO₄溶液液面，其它操作均正確，則使測(cè)定結(jié)果

 

（填“偏高”“偏低”“無影響”）．
⑤計(jì)算上述樣品中FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),中和滴定

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）操作I后得到的是濾渣和溶液，為固液分離操作；
（2）燒渣在稀硫酸和氧氣作用下得到溶液X，故溶液X的主要成分為稀硫酸和硫酸鐵，要制取綠礬，故應(yīng)加入鐵粉，故試劑y為鐵粉，鐵和稀硫酸、硫酸鐵發(fā)生的反應(yīng)為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，F(xiàn)e+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（3）操作Ⅲ的目的是從濾液中析出綠礬晶體，利用蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥得到晶體；
（4）①根據(jù)配制1000mL一定物質(zhì)的量濃度的溶液的儀器分析；
②高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性能氧化橡膠管，不能用堿式滴定管，應(yīng)選用酸式滴定管；
③KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應(yīng)時(shí)被還原為Mn²⁺，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺；
④根據(jù)反應(yīng)結(jié)束時(shí)滴入高錳酸鉀溶液溶液后顏色變化判斷滴定終點(diǎn)；俯視導(dǎo)致讀數(shù)偏�。�
⑤根據(jù)反應(yīng)方程式及高錳酸鉀的物質(zhì)的量計(jì)算出產(chǎn)品中FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：（1）操作I后得到的是濾渣和溶液，為固液分離操作，故為過濾，故答案為：過濾；
（2）燒渣在稀硫酸和氧氣作用下得到溶液X，故溶液X的主要成分為稀硫酸和硫酸鐵，要制取綠礬，故應(yīng)加入鐵粉，故試劑y為鐵粉，鐵和稀硫酸、硫酸鐵發(fā)生的反應(yīng)為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，F(xiàn)e+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，F(xiàn)e+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（3）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，過濾洗滌干燥等，故操作Ⅲ的順序依次為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；洗滌；
（4）①根據(jù)配制100mL一定物質(zhì)的量濃度的溶液的步驟及儀器分析，所需要的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯、膠頭滴管外，還需1000mL容量瓶；
故答案為：1000mL容量瓶；
②高錳酸鉀溶液具有強(qiáng)氧化性能氧化橡膠管，不能用堿式滴定管，應(yīng)選用酸式滴定管，故答案為：b；
③KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應(yīng)時(shí)被還原為Mn²⁺，F(xiàn)e²⁺被氧化為Fe³⁺；離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺═Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
④當(dāng)亞鐵離子與高錳酸鉀離子完全反應(yīng)后，再滴入一滴高錳酸鉀溶液，溶液會(huì)呈淡紫色，據(jù)此判斷滴定終點(diǎn)；
若在滴定終點(diǎn)讀取滴定管刻度時(shí)，俯視KMnO₄溶液液面，其他操作均正確，讀數(shù)偏小，測(cè)定結(jié)果偏低；
故答案為：滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成紫色且半分鐘內(nèi)不再褪色；偏低；
⑤25mL待測(cè)液消耗的高錳酸鉀的物質(zhì)的量為：0.01mol/L×0.02L=0.0002mol，
11.5g產(chǎn)品配成1000mL溶液消耗高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.0002mol×

1000

25

=0.008mol，
根據(jù)反應(yīng)：5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，硫酸亞鐵的物質(zhì)的量為：0.008mol×5=0.04mol，
所以樣品中含有的FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量為：278g/mol×0.04mol=11.12g，
FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

11.12

11.5

×100%≈96.7%，
故答案為：96.7%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)，難度較大，涉及分離混合物的實(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，誤差分析等知識(shí)．要注意滴定終點(diǎn)判斷的方法．