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），制備綠礬的過程如下：

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該同學設計的下列滴定方式，最合理的是      (夾持部分略去)(填字母序號)。
③滴定時發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

（1）過濾（1分） （2）Fe+2Fe³⁺＝3Fe²⁺（1分）    Fe+2H⁺＝Fe²⁺+H₂↑（1分）
（3）蒸發濃縮（1分）、洗滌（1分） （4）①1000mL容量瓶 （1分）②b（1分）
③5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺＝5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O（2分）
④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（2分）偏低（2分）
⑤ 96．7%（2分）

解析試題分析：（1）由于燒渣中含有與稀硫酸以及氧氣不反應的二氧化硅，所以操作I是過濾。
（2）由于濾液中含有鐵離子以及過量的稀硫酸。而最終制備的是綠礬，所以需要將溶液中的鐵離子還原為亞鐵離子，因此試劑Y是鐵粉，所以有關反應的離子方程式為Fe+2Fe³⁺＝3Fe²⁺、Fe+2H⁺＝Fe²⁺+H₂↑。
（3）操作Ⅲ的目的是得到綠礬晶體，所以正確的操作應該是蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌然后干燥即可。
（4）①準確配制一定物質的量濃度溶液的主要儀器是容量瓶，所以步驟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1000ml容量瓶。
②由于酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性與酸性，因此應該放在酸式滴定管中，答案選b。
③酸性高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能把亞鐵離子氧化生成鐵離子，而自身被還原為Mn^2＋,因此該反應的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺＝5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O。
④由于酸性高錳酸鉀溶液顯紫紅色，所以判斷此滴定實驗達到終點的方法是滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成紫色且半分鐘內不再褪色；由于滴定管的刻度自上而下逐漸增大，所以若在滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視KMnO₄溶液液面，則讀數值偏小。如果其它操作均正確，則使測定結果偏低。
⑤根據反應式可知，反應中消耗亞鐵離子的物質的量＝0．01000mol/L×0.02000L×5＝0.001mol，則原樣品中綠礬的物質的量＝0.001mol×＝0.04mol，質量＝0.04mol×278g/mol＝11.12g，所以上述樣品中FeSO₄·7H₂O的質量分數為×100%＝96.7%。
考點：考查綠礬晶體制備、物質的分離與提純、一定物質的量濃度計算、氧化還原反應滴定、計算以及誤差分析