Question

8．绿矾（FeSO₄•7H₂O）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分，下面是以市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质）为原料生产纯净绿矾的一种方法：

查询资料，得25℃时有关物质的数据如下表：

	饱和H2S溶液	SnS沉淀完全	FeS开始沉淀	FeS沉淀完全
pH值	3.9	1.6	3.0	5.5

（1）操作II中，先通入硫化氢至饱和的目的是使Fe³⁺还原成Fe²⁺，并使Sn²⁺离子完全沉淀，后加入硫酸酸化至pH=2的作用是防止Fe²⁺离子生成沉淀．
（2）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；
②降低洗涤过程中FeSO₄•7H₂O的损耗．
（3）工业上常用氧化还原滴定法测定绿矾产品中Fe²⁺含量，测定步骤如下：
a．称取2.850g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL．
①已知酸性KMnO₄被FeSO₄还原时生成Mn²⁺．写出该测定过程的离子反应方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
②判断此滴定实验达到终点的方法是滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色；
③若实验操作无失误，测得上述样品中FeSO₄•7H₂O的含量仍偏低，则可能的原因是部分Fe²⁺被空气中O₂氧化；
④该绿矶产品中绿矾的质量分数为97.54%．

Answer 1

分析 铁屑加入稀硫酸生成硫酸亚铁、硫酸锡，过滤后得到滤液，将滤液加入稀硫酸酸化，并通入硫化氢，可生成SnS沉淀并防止亚铁离子被氧化，过滤后得到滤液为硫酸亚铁，经蒸发浓硫酸、冷却结晶、过滤可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）依据流程关系图分析，通入硫化氢制饱和，硫化氢是强还原剂，目的是沉淀锡离子，防止亚铁离子被氧化；在H₂S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，操作Ⅱ加入稀硫酸调节溶液PH=2为了除去杂质离子Sn²⁺；
（2）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤目的是洗去表面杂质，温度降低绿矾溶解度降低，减少绿矾晶体的损失；
（3））①酸性KMnO₄被FeSO₄还原时生成Mn²⁺，反应的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
②滴定实验达到终点时，滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色，
③Fe²⁺具有还原性，易被空气中氧化而变质，常常导致测定结果偏低；
④根据化学方程式做计算，具体内容见解答．

解答 解：铁屑加入稀硫酸生成硫酸亚铁、硫酸锡，过滤后得到滤液，将滤液加入稀硫酸酸化，并通入硫化氢，可生成SnS沉淀并防止亚铁离子被氧化，过滤后得到滤液为硫酸亚铁，经蒸发浓硫酸、冷却结晶、过滤可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）通入硫化氢至饱和的目的是：硫化氢具有强还原性，可以防止亚铁离子被氧化，已知：在H₂S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5，操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是，在溶液PH=2时，Sn²⁺完全沉淀，亚铁离子不沉淀，
故答案为：使Fe³⁺还原成Fe²⁺，并使Sn²⁺离子完全沉淀；防止Fe²⁺离子生成沉淀；
（2））②冰水温度低，物质溶解度减小，可以洗去沉淀表面的杂质离子，避免绿矾溶解带来的损失，
故答案为：降低洗涤过程中FeSO₄•7H₂O的损耗；
（3）①酸性KMnO₄被FeSO₄还原时生成Mn²⁺，反应的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
②滴定实验达到终点时，滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色，
故答案为：滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色；
③Fe²⁺具有还原性，易被空气中氧化而变质，常常导致测定结果偏低，
故答案为：部分Fe²⁺被空气中O₂氧化；
④a．称取2.8500g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL，则
   5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5       1
n（Fe²⁺） 0.01000mol/L×0.0200L
计算得到；n（Fe²⁺）=0.001mol；
则250mL溶液中含Fe²⁺=0.001mol×（250/25）=0.01mol；
FeSO₄•7H₂O物质的量为0.01mol，质量=0.01mol×278g/mol=2.78g；
质量分数=（2.78÷2.8）×100%=97.54%，
故答案为：97.54%．

点评 本题考查了铁盐亚铁盐的性质应用，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，题目着重于分离混合物的实验方法设计和分析判断的考查，注意把握滴定实验的分析判断，数据计算，误差分析的方法，题目难度中等．