Question

14．硫酸亚铁晶体（FeSO₄•7H₂O）在医药上作补血剂．某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量．实验步骤如下：

硅孔雀石H2SO4溶浸浸出渣硫酸铜粗液MnO2浸出液除杂滤渣滤液硫酸铜晶体…
请回答下列问题：
（1）补血剂存放时间较长会氧化变质，对滤液中铁元素的存在形式提出如下假设：
假设1：只有Fe²⁺                     
假设2：只有Fe³⁺
假设3：既有Fe²⁺又有Fe³⁺．
（2）如何证明步骤①滤液中含有Fe²⁺取少量滤液加入试管中，先滴加KSCN溶液，溶液不变色，再滴加氯水（或双氧水、稀硝酸），溶液变为血红色．
（3）步骤④中一系列处理的操作步骤：洗涤、洗涤、灼烧、冷却、称量．
（4）该小组有些同学认为可用酸化的KMnO₄溶液滴定进行Fe²⁺含量的测定．
①用离子方程式表示该滴定原理：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、量筒、药匙、胶头滴管外，还需250mL容量瓶．
③重复滴定三次，消耗1.00mol/L KMnO₄标准溶液体积分别为19.98mL、20.00mL、20.02mL，3次实验所用Fe²⁺溶液的体积为20.00mL．请根据以上数据，再设计合理数据，完成实验过程的记录表格．
④如何判断达到滴定终点：滴入最后一滴酸性KMnO₄溶液，溶液由无色变为紫红色，30秒内不恢复．

Answer 1

分析 由流程图可知，该实验原理为：将药品中的Fe²⁺形成溶液，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，使Fe³⁺转化为氢氧化铁沉淀，再转化为氧化铁，通过测定氧化铁的质量，计算补血剂中铁元素的含量，
（1）依据亚铁离子易被空气中的氧气氧化生成三价铁离子分析判断
（2）Fe³⁺遇KSCN溶液显红色，该现象用于检验Fe³⁺存在，可以加入氧化剂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，检验Fe²⁺可以先滴加KSCN溶液，溶液不变色，再滴加氯水或双氧水，溶液变为血红色，说明含有Fe²⁺；
（3）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；
（4）①酸化的KMnO₄溶液滴定进行Fe²⁺含量测定，发生氧化还原反应生成锰离子，铁离子和水；
②依据精确配制一定物质的量浓度的KMnO₄溶液250mL的溶液的实验操作步骤和过程分析判断需要的仪器，重复滴定三次，消耗1.00mol/L KMnO₄标准溶液体积分别为19.98mL、20.00mL、20.02mL，3次实验所用Fe²⁺溶液的体积为20.00mL，填写实验报告为：1.00mol/LKMnO₄溶液的起始读数/mL，1.00mol/LKMnO₄溶液的终止读数/mL，消耗1.00mol/LKMnO₄溶液的体积/mL；
③滴入 一滴高锰酸钾溶液，溶液无色边后卫紫色且半分钟不褪色证明反应达到终点．

解答 解：（1）补血剂存放时间较长会氧化变质，对滤液中铁元素的存在形式依据假设可知假设1：只有Fe²⁺ 假设2：只有Fe³⁺，假设3：既有Fe²⁺又有Fe³⁺；
故答案为：既有Fe²⁺又有Fe³⁺；
（2）Fe³⁺遇KSCN溶液显红色，该现象用于检验Fe³⁺存在，可以加入氧化剂将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，检验Fe²⁺可以先滴加KSCN溶液，溶液不变色，再滴加氯水或双氧水，溶液变为血红色，说明含有Fe²⁺．
故答案为：取少量滤液加入试管中，先滴加KSCN溶液，溶液不变色，再滴加氯水（或双氧水、稀硝酸），溶液变为血红色；
（3）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；
（4）①酸化的KMnO₄溶液滴定进行Fe²⁺含量测定，发生氧化还原反应生成锰离子，铁离子和水，反应的离子方程式依据电荷守恒、原子守恒配平书写为：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、玻璃棒、烧杯、量筒、药匙、胶头滴管外，还需250mL容量瓶，溶液体积分别为19.98mL、20.00mL、20.02mL，3次实验所用Fe²⁺溶液的体积为20.00mL，填写实验报告为：1.00mol/LKMnO₄溶液的起始读数/mL，1.00mol/LKMnO₄溶液的终止读数/mL，消耗1.00mol/LKMnO₄溶液的体积/mL，实验报告为：

实验编号	Fe2+溶液的 体积/mL	1.00mol/L KMnO4溶液的 起始读数/mL	1.00mol/L KMnO4溶液的终止读数/mL	消耗1.00mol/LKMnO4溶液的体积/mL
1	20.00	0.00	19.98	19.98
2	20.00	0.00	20.00	20.00
3	20.00	0.00	20.02	20.02

故答案为：250mL容量瓶；

实验编号	Fe2+溶液的 体积/mL	1.00mol/L KMnO4溶液的 起始读数/mL	1.00mol/L KMnO4溶液的终止读数/mL	消耗1.00mol/LKMnO4溶液的体积/mL
1	20.00	0.00	19.98	19.98
2	20.00	0.00	20.00	20.00
3	20.00	0.00	20.02	20.02

③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，溶液的颜色为紫色，
故答案为：滴入最后一滴酸性KMnO₄溶液，溶液由无色变为紫红色，30秒内不恢复．

点评 本题考查了物质组成和性质的分析判断，实验步骤、实验方案设计，物质性质，中和反应滴定实验的理解应用和实验报告的书写方法，掌握基础是关键，题目难度中等．