Question

【題目】聚合硫酸鐵[Fe2（OH）n（SO4）3﹣n/2]m是一種新型高效的水處理混凝劑，某課題小組設計如下方案制備聚合硫酸鐵，其簡單工藝流程如圖1：
為測定溶液Ⅰ中鐵元素的總含量，實驗操作如下：準確量取20.00mL溶液Ⅰ于帶塞錐形瓶中，加入足量H2O2 ， 調節pH＜3，加熱煮沸；加入過量KI充分反應后，再用0.1 000molL﹣1 Na2S2O3標準溶液滴定至終點，消耗標準溶液VXmL．已知：I2+2S2O32﹣═I﹣+S4O62﹣ ． ．
（1）實驗過程中加熱煮沸的目的是 ．
（2）在測定過程中加入足量H2O2發生反應離子方程式： ．
（3）滴定過程中選擇裝標準溶液儀器（如圖2）是否合理（填“是”或“否”）
（4）寫出滴定選用的指示劑 ， 滴定終點觀察到的現象 ．
（5）根據圖1消耗的Na2S2O3標準溶液體積，計算出溶液Ⅰ中鐵元素的總含量為gL﹣1 ． 若滴定前溶液中H2O2沒有除盡，所測定的鐵元素的含量將會（填“偏高”“偏低”或“不變”）．
（6）上述流程中溶液Ⅰ中鐵元素存在不同的離子，根據題意完成下面假設并設計實驗方案證明假設假設1：溶液Ⅰ中只存在Fe2+ 假設2：溶液Ⅰ中只存在Fe3+ 假設3： ．
根據提供試劑和實驗用品驗證假設3成立
限選實驗試劑：1.0molL﹣1 NaOH溶液、8.0molL﹣1 NaOH溶液、0.01molL﹣1KMnO4、淀粉﹣KI溶液、3moLL﹣1H2SO4、紫色石蕊試液、0.1molL﹣1 K3[Fe（CN）6]溶液、試管、膠頭滴管

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量溶液Ⅰ于試管A、B中
步驟2：
步驟3：

Answer 1

【答案】
（1）除去殘留的H2O2 ， 防止影響測定
（2）2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O
（3）否
（4）淀粉；溶液由藍色變無色且保持半分鐘不變色
（5）5.6；偏高
（6）溶液Ⅰ中存在Fe2+和Fe3+

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量溶液Ⅰ于試管A、B中	﹣
步驟2：	往試管A中滴入2～3滴淀粉﹣KI溶液，振蕩，觀察變化；溶液變藍色，證明溶液Ⅰ中含有Fe3+；
步驟3：	往試管B加入3moL?L﹣1H2SO4酸化，再滴入2～3滴KMnO4溶液，振蕩，觀察變化； 溶液顏色從深紫色變成黃色或變淺，則含有Fe2+（或加入鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀生成，則含有Fe2+）結合步驟2，則假設3成立

【解析】解：（1）由于雙氧水具有氧化性，能夠氧化Na2S2O3 ， 影響碘單質的測定，雙氧水不穩定，加熱后能夠除去，所以加熱煮沸的目的是除去殘留的H2O2 ， 防止影響測定，所以答案是：除去殘留的H2O2 ， 防止影響測定；（2）雙氧水與亞鐵離子反應的離子方程式為：2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O，
所以答案是：2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O； （3）Na2S2O3溶液顯示堿性，應該使用堿式滴定管盛放，圖示滴定管為酸式滴定管，所以不合理，
所以答案是：否；（4）由于碘單質遇到淀粉顯示藍色，故可選用淀粉為滴定指示劑；滴定結束前溶液為藍色、滴定結束時為無色，則滴定終點的現象為：溶液由藍色變無色且保持半分鐘不變色，
所以答案是：淀粉；溶液由藍色變無色且保持半分鐘不變色；　 （5）圖2中初讀數為0.20mL，末讀數為20.20mL，則滴定過程中消耗Na2S2O3溶液的體積為：20.20mL﹣0.20mL=20.00mL，含有硫代硫酸鈉的物質的量為：0.1 000molL﹣1×0.02L=0.002mol，
根據電子守恒及反應2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O、I2+2S2O32﹣═I﹣+S4O62﹣可得關系式：2Fe2+～2Fe3+～I2～2S2O32﹣ ， 則20.00mL溶液Ⅰ中含有亞鐵離子的物質的量為：n（Fe2+）=n（S2O32﹣）=0.002mol，
所以溶液Ⅰ中鐵元素的總含量為： =5.6g/L；
若滴定前溶液中H2O2沒有除盡，雙氧水能夠氧化硫代硫酸鈉，則測定的碘單質的物質的量偏大，所測定的鐵元素的含量將會偏高，
所以答案是：5.6；偏高；（6）根據假設1：溶液Ⅰ中只存在Fe2+、假設2：溶液Ⅰ中只存在Fe3+可知，溶液中可能同時存在鐵離子和亞鐵離子，故假設3為：溶液Ⅰ中存在Fe2+和Fe3+；
驗證假設3成立，需要分別檢驗Fe2+和Fe3+同時存在，具體操作方法和步驟為：取少量溶液Ⅰ于試管A、B中，往試管A中滴入2～3滴淀粉﹣KI溶液，振蕩，溶液變藍色，證明溶液Ⅰ中含有Fe3+；往試管B加入3moLL﹣1H2SO4酸化，再滴入2～3滴KMnO4溶液，振蕩，若溶液顏色從深紫色變成黃色或變淺，則含有Fe2+（或加入鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀生成，則含有Fe2+）結合步驟2可知假設3成立，
所以答案是：溶液Ⅰ中存在Fe2+和Fe3+；

實驗步驟	預期現象和結論
步驟1：取少量溶液Ⅰ于試管A、B中	﹣
步驟2：	往試管A中滴入2～3滴淀粉﹣KI溶液，振蕩，觀察變化；溶液變藍色，證明溶液Ⅰ中含有Fe3+；
步驟3：	往試管B加入3moLL﹣1H2SO4酸化，再滴入2～3滴KMnO4溶液，振蕩，觀察變化； 溶液顏色從深紫色變成黃色或變淺，則含有Fe2+（或加入鐵氰化鉀溶液，有藍色沉淀生成，則含有Fe2+）結合步驟2，則假設3成立