Question

【题目】聚合硫酸铁[Fe2（OH）n（SO4）3﹣n/2]m是一种新型高效的水处理混凝剂，某课题小组设计如下方案制备聚合硫酸铁，其简单工艺流程如图1：
为测定溶液Ⅰ中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液Ⅰ于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2 ， 调节pH＜3，加热煮沸；加入过量KI充分反应后，再用0.1 000molL﹣1 Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液VXmL．已知：I2+2S2O32﹣═I﹣+S4O62﹣ ． ．
（1）实验过程中加热煮沸的目的是 ．
（2）在测定过程中加入足量H2O2发生反应离子方程式： ．
（3）滴定过程中选择装标准溶液仪器（如图2）是否合理（填“是”或“否”）
（4）写出滴定选用的指示剂 ， 滴定终点观察到的现象 ．
（5）根据图1消耗的Na2S2O3标准溶液体积，计算出溶液Ⅰ中铁元素的总含量为gL﹣1 ． 若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会（填“偏高”“偏低”或“不变”）．
（6）上述流程中溶液Ⅰ中铁元素存在不同的离子，根据题意完成下面假设并设计实验方案证明假设假设1：溶液Ⅰ中只存在Fe2+ 假设2：溶液Ⅰ中只存在Fe3+ 假设3： ．
根据提供试剂和实验用品验证假设3成立
限选实验试剂：1.0molL﹣1 NaOH溶液、8.0molL﹣1 NaOH溶液、0.01molL﹣1KMnO4、淀粉﹣KI溶液、3moLL﹣1H2SO4、紫色石蕊试液、0.1molL﹣1 K3[Fe（CN）6]溶液、试管、胶头滴管

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量溶液Ⅰ于试管A、B中
步骤2：
步骤3：

Answer 1

【答案】
（1）除去残留的H2O2 ， 防止影响测定
（2）2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O
（3）否
（4）淀粉；溶液由蓝色变无色且保持半分钟不变色
（5）5.6；偏高
（6）溶液Ⅰ中存在Fe2+和Fe3+

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量溶液Ⅰ于试管A、B中	﹣
步骤2：	往试管A中滴入2～3滴淀粉﹣KI溶液，振荡，观察变化；溶液变蓝色，证明溶液Ⅰ中含有Fe3+；
步骤3：	往试管B加入3moL?L﹣1H2SO4酸化，再滴入2～3滴KMnO4溶液，振荡，观察变化； 溶液颜色从深紫色变成黄色或变浅，则含有Fe2+（或加入铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则含有Fe2+）结合步骤2，则假设3成立

【解析】解：（1）由于双氧水具有氧化性，能够氧化Na2S2O3 ， 影响碘单质的测定，双氧水不稳定，加热后能够除去，所以加热煮沸的目的是除去残留的H2O2 ， 防止影响测定，所以答案是：除去残留的H2O2 ， 防止影响测定；（2）双氧水与亚铁离子反应的离子方程式为：2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O，
所以答案是：2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O； （3）Na2S2O3溶液显示碱性，应该使用碱式滴定管盛放，图示滴定管为酸式滴定管，所以不合理，
所以答案是：否；（4）由于碘单质遇到淀粉显示蓝色，故可选用淀粉为滴定指示剂；滴定结束前溶液为蓝色、滴定结束时为无色，则滴定终点的现象为：溶液由蓝色变无色且保持半分钟不变色，
所以答案是：淀粉；溶液由蓝色变无色且保持半分钟不变色；　 （5）图2中初读数为0.20mL，末读数为20.20mL，则滴定过程中消耗Na2S2O3溶液的体积为：20.20mL﹣0.20mL=20.00mL，含有硫代硫酸钠的物质的量为：0.1 000molL﹣1×0.02L=0.002mol，
根据电子守恒及反应2H++H2O2+2Fe2+=2Fe3++2H2O、I2+2S2O32﹣═I﹣+S4O62﹣可得关系式：2Fe2+～2Fe3+～I2～2S2O32﹣ ， 则20.00mL溶液Ⅰ中含有亚铁离子的物质的量为：n（Fe2+）=n（S2O32﹣）=0.002mol，
所以溶液Ⅰ中铁元素的总含量为： =5.6g/L；
若滴定前溶液中H2O2没有除尽，双氧水能够氧化硫代硫酸钠，则测定的碘单质的物质的量偏大，所测定的铁元素的含量将会偏高，
所以答案是：5.6；偏高；（6）根据假设1：溶液Ⅰ中只存在Fe2+、假设2：溶液Ⅰ中只存在Fe3+可知，溶液中可能同时存在铁离子和亚铁离子，故假设3为：溶液Ⅰ中存在Fe2+和Fe3+；
验证假设3成立，需要分别检验Fe2+和Fe3+同时存在，具体操作方法和步骤为：取少量溶液Ⅰ于试管A、B中，往试管A中滴入2～3滴淀粉﹣KI溶液，振荡，溶液变蓝色，证明溶液Ⅰ中含有Fe3+；往试管B加入3moLL﹣1H2SO4酸化，再滴入2～3滴KMnO4溶液，振荡，若溶液颜色从深紫色变成黄色或变浅，则含有Fe2+（或加入铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则含有Fe2+）结合步骤2可知假设3成立，
所以答案是：溶液Ⅰ中存在Fe2+和Fe3+；

实验步骤	预期现象和结论
步骤1：取少量溶液Ⅰ于试管A、B中	﹣
步骤2：	往试管A中滴入2～3滴淀粉﹣KI溶液，振荡，观察变化；溶液变蓝色，证明溶液Ⅰ中含有Fe3+；
步骤3：	往试管B加入3moLL﹣1H2SO4酸化，再滴入2～3滴KMnO4溶液，振荡，观察变化； 溶液颜色从深紫色变成黄色或变浅，则含有Fe2+（或加入铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，则含有Fe2+）结合步骤2，则假设3成立