Question

7．无水硫酸亚铁是一种白色粉末，其水溶液为浅绿色．常见其七水化合物晶体，俗称绿矾（FeSO₄•7H₂O），主要用于净水、照相制版及在医药上作补血剂治疗缺铁性贫血等．某课外小组为了测定某补血剂中铁元素的含量，进行了如下实验：
【查阅资料】
在酸性条件下，用KMnO₄标准溶液进行氧化还原滴定，可以测定Fe²⁺的含量．反应的离子方程式是Fe²⁺+MnO₄^-+H⁺ 
①${MnO}_{4}^{-}+{H}^{+}$→Fe³⁺+Mn²⁺ （未配平）
【实验步骤】
称取0.790gKMnO₄晶体，配成500.00mL水溶液；（已知Mr（KMnO₄）=158）
②取除去糖衣（不与强氧化剂反应）后的硫酸亚铁补血剂药片（1.500g），研细后加稀硫酸溶解，配成100.00mL水溶液；
③用酸式滴定管取待测“补血剂”溶液20.00mL于某容器中；
④盛装标准KMnO₄溶液，静置后，读取数据，记录为KMnO₄标准溶液体积初始读数；
⑤滴定，并记录 KMnO₄标准溶液的终点读数，再重复滴定2次．
【实验记录】

滴定次数 实验数据	1	2	3
V（样品）/mL	20.00	20.00	20.00
V（KMnO4）/mL （初读数）	0.00	0.20	0.00
V（KMnO4）/mL （终读数）	15.85	15.22	14.98

【交流与讨论】
（1）书写完整并配平离子反应5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺→5Fe³⁺+1Mn²⁺+4H₂O．
（2）配制KMnO₄溶液时，所用的仪器有天平、药匙、烧杯、玻璃棒，还有500mL容量瓶、胶体滴管（填仪器名称）．
（3）课外小组里有位同学设计了下列四种滴定方式（夹持部分略去），引起了同学们的讨论，最后取得共识，认为最合理的是c（填字母序号）．
（4）下列有关实验操作的描述及分析正确的是A（填字母序号）．
A．配制KMnO₄溶液时容量瓶洗涤后不需干燥即可直接用于实验
B．滴定过程中当观察到溶液颜色发生变化时应立即停止滴加，防止滴加过量
C．滴定过程中，左手控制滴定管，右手摇动锥形瓶，眼睛时刻关注着滴定管中读数变化
D．若在接近滴定终点时，用少量蒸馏水将锥形瓶内壁冲洗一下，再继续滴定至终点，则会使所测得的补血剂中铁元素的含量偏低
（5）根据实验数据，计算步骤②中所配制的硫酸亚铁溶液的浓度为0.0375mol/L，该补血剂中铁元素的质量分数为14%．（浓度计算结果保留四位有效数字）

Answer 1

分析 （1）根据根据反应可知，铁从+2价升到+3价，锰从+7价降为+2价，根据化合价升降法及电荷守恒配平离子方程式；
（2）配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液，所用的仪器有天平、药匙、烧杯、玻璃棒、500mL 容量瓶、胶体滴管；
（3）高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡皮管，应用酸式滴定管盛装，滴定时为便于观察颜色变化，滴定终点颜色由浅变深易于观察，所以应把高锰酸钾滴入试样中；
（4）A．配制KMnO₄溶液时容量瓶洗涤后不需干燥对实验没有影响；
B．滴定过程中当观察到溶液颜色发生变化且保持30s不变时才应停止滴加；
C．滴定过程中，左手控制滴定管，右手摇动锥形瓶，眼睛时刻关注着锥形瓶中溶液的颜色变化；
D．若在接近滴定终点时，用少量蒸馏水将锥形瓶内壁冲洗一下，再继续滴定至终点，对实验结果没有影响；
（5）配平反应的离子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，滴定中由于第一组数据误差较大，应舍去，根据所消耗的高锰酸钾的物质的物质的量可以计算出试样中硫酸亚铁的物质的量，据此答题．

解答 解：（1）根据根据反应可知，铁从+2价升到+3价，锰从+7价降为+2价，根据化合价升降法及电荷守恒配平离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：5；1；8；5；1；4H₂O；
（2）配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液，所用的仪器有天平、药匙、烧杯、玻璃棒、500mL 容量瓶、胶体滴管，
故答案为：500mL 容量瓶、胶体滴管；
（3）高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡皮管，应用酸式滴定管盛装，滴定时为便于观察颜色变化，滴定终点颜色由浅变深易于观察，所以应把高锰酸钾滴入试样中，所以应用c图装置，故选c；
（4）A．配制KMnO₄溶液时容量瓶洗涤后不需干燥对实验没有影响，故A正确；
B．滴定过程中当观察到溶液颜色发生变化且保持30s不变时才应停止滴加，故B错误；
C．滴定过程中，左手控制滴定管，右手摇动锥形瓶，眼睛时刻关注着锥形瓶中溶液的颜色变化，故C错误；
D．若在接近滴定终点时，用少量蒸馏水将锥形瓶内壁冲洗一下，再继续滴定至终点，对实验结果没有影响，故D错误，
故选A；
（5）滴定中由于第一组数据误差较大，应舍去，滴定中用掉高锰酸钾溶液的体积为$\frac{1}{2}$×（15.02+14.98）mL=15.0OmL，高锰酸钾的物质的量为$\frac{0.79}{158}×\frac{15.0}{500}$mol=1.50×10^-4 mol，根据反应的离子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O可知，20.00mL试样中硫酸亚铁的物质的量为7.5×10^-4 mol，所以硫酸亚铁溶液的浓度为$\frac{7.5×10{\;}^{-4}}{0.02}$mol/L=0.0375mol/L，该补血剂中铁元素的质量分数为$\frac{7.5×10{\;}^{-4}×56}{1.500×\frac{20}{100}}$×100%=14%，
故答案为：0.0375mol/L；14%．

点评 本题考查了物质含量的测定、数据处理、氧化还原反应等知识点，题目难度中等，注意把握滴定原理和利用关系式法计算，侧重于考查学生的实验能力和计算能力，做题时注意滴定数据，排除误差较大的一组．