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．實驗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反應的離子方程式為

 

．
（3）操作Ⅲ的順序依次為：

 

、冷卻結晶、過濾、

 

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

 

．
②該同學設計的滴定方式（圖2），最合理的是

 

（夾持部分略去）（填字母序號）
③滴定時發(fā)生反應的離子方程式為：

 

．
④判斷此滴定實驗達到終點的方法是

 

；若在滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視KMnO₄溶液液面，其它操作均正確，則使測定結果

 

（填“偏高”“偏低”“無影響”）．
⑤計算上述樣品中FeSO₄?7H₂O的質量分數為

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,中和滴定

專題：實驗設計題

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)生的反應為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，Fe+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，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到晶體；
（4）①根據配制1000mL一定物質的量濃度的溶液的儀器分析；
②高錳酸鉀溶液具有強氧化性能氧化橡膠管，不能用堿式滴定管，應選用酸式滴定管；
③KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應時被還原為Mn²⁺，Fe²⁺被氧化為Fe³⁺；
④根據反應結束時滴入高錳酸鉀溶液溶液后顏色變化判斷滴定終點；俯視導致讀數偏��；
⑤根據反應方程式及高錳酸鉀的物質的量計算出產品中FeSO₄?7H₂O的質量分數．

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)生的反應為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
（3）溶液中得到晶體，需要對溶液進行加熱蒸發(fā)濃縮，結晶析出，過濾洗滌干燥等，故操作Ⅲ的順序依次為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：蒸發(fā)濃縮；洗滌；
（4）①根據配制100mL一定物質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氧化性能氧化橡膠管，不能用堿式滴定管，應選用酸式滴定管，故答案為：b；
③KMnO₄酸性溶液與Fe²⁺反應時被還原為Mn²⁺，Fe²⁺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當亞鐵離子與高錳酸鉀離子完全反應后，再滴入一滴高錳酸鉀溶液，溶液會呈淡紫色，據此判斷滴定終點；
若在滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視KMnO₄溶液液面，其他操作均正確，讀數偏小，測定結果偏低；
故答案為：滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成紫色且半分鐘內不再褪色；偏低；
⑤25mL待測液消耗的高錳酸鉀的物質的量為：0.01mol/L×0.02L=0.0002mol，
11.5g產品配成1000mL溶液消耗高錳酸鉀的物質的量為0.0002mol×

1000

25

=0.008mol，
根據反應：5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，硫酸亞鐵的物質的量為：0.008mol×5=0.04mol，
所以樣品中含有的FeSO₄?7H₂O的質量為：278g/mol×0.04mol=11.12g，
FeSO₄?7H₂O的質量分數為：

11.12

11.5

×100%≈96.7%，
故答案為：96.7%．

點評：本題考查實驗方案的設計與評價，難度較大，涉及分離混合物的實驗方法設計和分析判斷，滴定實驗的分析判斷，數據計算，誤差分析等知識．要注意滴定終點判斷的方法．