Question

5．硫酸亚铁晶体（FeSO₄•7H₂O）在医药上常作补血剂，某课外研究小组测定该补血剂中铁元素的含量，其实验步骤如下：

请回答下列问题：
（1）证明操作Ⅰ滤液中含有Fe²⁺的方法之一是向滤液中加入NaOH溶液，现象为生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，步骤Ⅱ中发生反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
（2）写出步骤Ⅳ中一系列处理的操作步骤：过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量．
（3）若实验无损耗，则每片补血剂中含铁元素0.07ag．
（4）该小组有些同学认为用酸性KMnO₄溶液滴定也能进行铁元素含量的测定．
①该实验原理用离子方程式可表示为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
②实验前，首先要精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管外，还需250mL容量瓶．
③该实验中的KMnO₄溶液需要酸化，用于酸化的酸是b．
a．稀硝酸　　　　b．稀硫酸　　　　c．稀盐酸　　　　d．浓硝酸
④若取m g该补血剂用0.1mol•L^-1的KMnO₄溶液进行滴定，在此实验过程中共用去KMnO₄溶液100mL，则该补血剂中铁元素的质量分数为$\frac{2.8}{m}$×100%．

Answer 1

分析 （1）Fe³⁺遇KSCN溶液显红色，该现象用于检验Fe³⁺存在，证明操作Ⅰ滤液中含有Fe²⁺的方法之一是向滤液中加入NaOH溶液反应生成白色沉淀迅速变化为灰绿色，最后变化为红褐色；过氧化氢氧化亚铁离子；
（2）步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁，需要过滤、洗涤的氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量；
（3）根据氧化铁的质量计算铁元素的质量．注意ag氧化铁含有的铁元素质量为10片含有的铁元素质量；
（4）①用酸性KMnO₄溶液滴定也能进行铁元素含量的测定，是利用高锰酸钾溶液氧化亚铁离子定量关系测定；
②精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、玻棒、烧杯、胶头滴管，250mL容量瓶；
③KMnO₄溶液需要酸化，用于酸化的酸不能具有强氧化性氧化Fe²⁺，不能具有强还原性被高锰酸钾氧化，否则会影响高锰酸钾溶液的体积；
④高锰酸钾为紫色，当滴定到终点时，Fe²⁺被完全氧化，加入的最后一滴高锰酸钾不反应，依据离子方程式定量关系计算亚铁离子物质的量，得到铁元素质量分数；

解答 解：（1）Fe³⁺遇KSCN溶液显红色，该现象用于检验Fe³⁺存在，证明操作Ⅰ滤液中含有Fe²⁺的方法之一是向滤液中加入NaOH溶液，生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，步骤Ⅱ中发生反应是亚铁离子被过氧化氢氧化生成铁离子，反应的离子方程式为2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
故答案为：生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（2）步骤④中一系列处理是由氢氧化铁悬浊液最终转化为氧化铁，需要过滤、洗涤的氢氧化铁，然后灼烧生成氧化铁，冷却后称量氧化铁的质量，
故答案为：洗涤；冷却；
（3）最后氧化铁为ag，氧化铁含有铁元素的质量为$\frac{112}{160}$×ag=0.7ag，故每片补血剂含铁元素的质量为$\frac{0.7a}{10}$=0.07ag，
故答案为：0.07a；
（4）①用酸性KMnO₄溶液滴定也能进行铁元素含量的测定，是利用高锰酸钾溶液氧化亚铁离子定量关系测定，反应的离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
②精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL，配制时需要的仪器除天平、玻棒、烧杯、胶头滴管，250mL容量瓶，
故答案为：250mL容量瓶；
③稀硝酸、浓硝酸具有强氧化性，含有氧化Fe²⁺，高锰酸钾可以氧化HCl为氯气，故选硫酸酸化，故选：b；
④高锰酸钾为紫色，当滴定到终点时，Fe²⁺被完全氧化，加入的最后一滴高锰酸钾不反应，依据离子方程式定量关系计算亚铁离子物质的量，得到铁元素质量分数；
   5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
   5       1
  n          0.1mol•L^-1 ×0.1L
n=0.05mol
该补血剂中铁元素的质量分数=$\frac{0.05mol×56g/mol}{mg}$×100%=$\frac{2.8}{m}$×100%；
故答案为：$\frac{2.8}{m}$×100%．

点评 本题考查学生对实验原理与实验操作的理解、物质分离提纯、元素化合物性质、化学计算等、氧化还原滴定应用，难度中等，清楚实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．