Question

2．绿矾（FeSO₄•7H₂O）是治疗缺铁性贫血药品中的重要成分．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：

已知：室温下饱和H₂S溶液的pH约为3.9；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．
请回答下列问题：
（一）绿矾的制备
（1）检验制得的绿矾中是否含有Fe³⁺的实验操作是取少量溶于水配成溶液，滴加1～2滴KSCN溶液，振荡，若变为红色溶液则含有Fe³⁺，否则不含Fe³⁺．
（2）操作II中，通入硫化氢至饱和的目的是把Fe³⁺还原成Fe²⁺，除去溶液中的Sn²⁺，并防止Fe²⁺被氧化；在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是防止Fe²⁺生成沉淀．
（3）操作IV的顺序依次为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤．
（二）绿矾中FeSO₄•7H₂O含量的测定
若用容量法测定绿矾中FeSO₄•7H₂O的含量．滴定反应是：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
实验方案如下：
①称取15.041g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容．
②量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中．
③用0.0500mol/L KMnO₄溶液（硫酸酸化）滴定至终点，记录初读数和末读数．
④重复操作②③1～2次或做平行实验1～2次．
⑤数据处理．
（4）上述实验方案中的步骤④是重复操作②③1～2次或做平行实验1～2次．
（5）洁净的滴定管在滴定前必须进行的操作有：
①检验活塞是否漏水；②用蒸馏水洗涤2～3次，再用高锰酸钾标准溶液润洗滴定管2～3次；
③向滴定管中加入KMnO₄标准溶液到0刻度以上，赶走尖嘴部位的气泡，调液面至0或0刻度线以下，初读数．
（三）数据处理
某小组同学的实验数据记录如下：（FeSO₄•7H₂O的摩尔质量为278g/mol）

实验次数	初读数（mL）	末读数（mL）
1	0.20	21.40
2	0.00	21.00
3	1.60	26.60

（6）上述样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为0.975（用小数表示，保留三位小数）．

Answer 1

分析 市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质），加入稀硫酸可生成Sn²⁺、Fe²⁺，经过滤后在滤液中加入稀硫酸酸化调节pH=2，并通入硫化氢气体，除去溶液中的Sn²⁺，并防止Fe²⁺被氧化，过滤除去SnS，滤液中主要含有硫酸亚铁，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤可得到FeSO₄•7H₂O．
（1）可用KSCN检验铁离子；
（2）根据硫化氢具有还原性的性质以及生成SnS沉淀的性质判断；
（3）由溶液得到晶体，可经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到；
（4）为减少实验误差，可重复②③1～2次；洁净的滴定管在滴定前必须进行检漏和润洗；
（5）洁净的滴定管在滴定前必须进行检漏和润洗，可用蒸馏水洗涤2～3次，再用高锰酸钾标准溶液润洗滴定管2～3次；
（6）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20.10mL，则
   5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5       1
n（Fe²⁺） 0.05000mol/L×0.0210L
计算得到；n（Fe²⁺）=0.00525mol；
则250mL溶液中含Fe²⁺=0.00525mol×$\frac{250}{25}$=0.0525mol；
利用铁元素守恒关系式计算．

解答 解：市售铁屑（含少量锡、氧化铁等杂质），加入稀硫酸可生成Sn²⁺、Fe²⁺，经过滤后在滤液中加入稀硫酸酸化调节pH=2，并通入硫化氢气体，除去溶液中的Sn²⁺，并防止Fe²⁺被氧化，过滤除去SnS，滤液中主要含有硫酸亚铁，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤可得到FeSO₄•7H₂O．
（1）可用KSCN检验铁离子，方法为取少量绿矾晶体加水溶解，滴加KSCN溶液，看溶液是否呈红色，步骤为：取少量溶于水配成溶液，滴加1～2滴KSCN溶液，振荡，若变为红色溶液则含有Fe³⁺，否则不含Fe³⁺，
故答案为：取少量溶于水配成溶液，滴加1～2滴KSCN溶液，振荡，若变为红色溶液则含有Fe³⁺，否则不含Fe³⁺；
（2）硫化氢具有还原性，通入硫化氢气体，把Fe³⁺还原成Fe²⁺，除去溶液中的Sn²⁺，并防止Fe²⁺被氧化，在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是防止Fe²⁺生成沉淀，因可FeS可溶于酸，
故答案为：把Fe³⁺还原成Fe²⁺，除去溶液中的Sn²⁺，并防止Fe²⁺被氧化； 防止Fe²⁺生成沉淀；
（3）由溶液得到晶体，可经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到，
故答案为：蒸发浓缩；过滤洗涤；
（4）为减少实验误差，可重复②③1～2次，或做平行实验1～2次，
故答案为：重复操作②③1～2次或做平行实验1～2次；
（5）①洁净的滴定管在滴定前必须进行检漏和润洗，可用蒸馏水洗涤2～3次，再用高锰酸钾标准溶液润洗滴定管2～3次，
故答案为：用蒸馏水洗涤2～3次，再用高锰酸钾标准溶液润洗滴定管2～3次；
（6）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20.10mL，则
   5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5       1
n（Fe²⁺） 0.05000mol/L×0.0210L
解得n（Fe²⁺）=0.00525mol，
则250mL溶液中含Fe²⁺=0.00525mol×$\frac{250}{25}$=0.0525mol，
FeSO₄•7H₂O物质的量为0.0525mol，质量=0.0525mol×278g/mol=14.595g，
质量分数=$\frac{14.595g}{15.041g}$×100%=97.5%=0.975，
故答案为：0.975．

点评 本题考查物质分离以及含量的测定，为高考常见题型，题目较为综合，侧重于铁盐亚铁盐的性质应用，分离混合物的实验方法设计和分析判断，滴定实验的分析判断，数据计算，误差分析的方法的考查，题目难度中等．