Question

【題目】綠礬（FeSO4·7H2O）是治療缺鐵性貧血的特效藥。下面是以商品級(jí)純度鐵屑（含少量錫等雜質(zhì)）生產(chǎn)綠礬的一種方法:

已知：在H2S飽和溶液中，SnS沉淀完全時(shí)溶液的pH為1.6；FeS開始沉淀時(shí)溶液的pH為3.0，沉淀完全時(shí)的pH為5.5．

（1）用KSCN檢驗(yàn)綠礬晶體中是否含有Fe3+的離子方程式為:______________________。

（2）檢驗(yàn)所得綠礬晶體中是否含有Fe3+的實(shí)驗(yàn)操作是_________。

（3）操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是_________；通入硫化氫至飽和的目的是：

①除去操作I所得溶液中含有的Sn2+等雜質(zhì)離子；

②______________________________。

（4）操作IV的順序依次為：__________。

（5）操作IV得到的綠礬晶體需要洗滌，其目的是：①除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)；②降低洗滌過程中FeSO4·7H2O的損耗。洗滌晶體的溶液可以是_____（填正確選項(xiàng)序號(hào)）。

a.冰水 b.飽和Na2SO4溶液 c.乙醇

（6）測定綠礬產(chǎn)品中Fe2+含量的方法是：a．稱取2.8500g綠礬產(chǎn)品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；c．用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMnO4溶液體積的平均值為20.00mL（滴定時(shí)KMnO4溶液只與Fe2+發(fā)生反應(yīng)）。

①計(jì)算上述樣品中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為______（保留4位有效數(shù)字）；

②若用上述方法測定的樣品中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏低（測定過程中產(chǎn)生的誤差可忽略），其可能原因有_____________。

Answer 1

【答案】 Fe3＋+3SCN—= Fe（SCN）3 取少量綠礬晶體溶于水，充分?jǐn)嚢�，向溶液中滴加幾�?/span>KSCN溶液，如果溶液顯紅色，則綠礬中含Fe3+,反之不含Fe3+。 使Sn2＋完全變成SnS沉淀，而Fe2＋不沉淀 防止Fe2＋氧化 蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾（洗滌） ac 97.54% 樣品中存在少量的雜質(zhì)（如H2O、H2SO4等）或樣品部分被氧化

【解析】本題屬于工藝流程題，以一種無機(jī)物的制備為載體，綜合考查實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分離提純、利用滴定法測定溶液濃度、離子的檢驗(yàn)方法及有關(guān)計(jì)算等化學(xué)中常見的考點(diǎn)。

Fe、Sn在稀硫酸的作用下反應(yīng)生成Fe2+和Sn2+，過濾除去不溶雜質(zhì)，在pH=2的酸性環(huán)境中通入H2S氣體，Sn2+轉(zhuǎn)化為SnS沉淀過濾而與Fe2+分離，最后得到FeSO4溶液，經(jīng)過一系列操作后即可得到綠礬。

（1）向溶液中加入幾滴無色KSCN溶液，如果溶液顯紅色，則溶液中含Fe3+，如果無明顯現(xiàn)象則不含Fe3+，這是因?yàn)?/span>Fe3+能與SCNˉ結(jié)合生成一種紅色的物質(zhì)Fe(SCN)3，發(fā)生的離子方程式為Fe3＋+3SCN-=Fe(SCN)3

（2）檢驗(yàn)Fe3+的實(shí)驗(yàn)操作是：取少量綠礬晶體溶于水，充分?jǐn)嚢�，向溶液中滴加幾�?/span>KSCN溶液，如果溶液顯紅色，則綠礬中含Fe3+，反之不含Fe3+。

（3））操作Ⅱ中用硫酸酸化至溶液pH=2時(shí)，根據(jù)已知信息可知Sn2+完全變成SnS沉淀，而Fe2+不會(huì)沉淀，故加入硫酸的目的是：使Sn2＋完全變成SnS沉淀，而Fe2＋不沉淀；通入的H2S除了能將Sn2+轉(zhuǎn)化為SnS沉淀而除去外，還因?yàn)?/span>Fe2+易被氧化為Fe3+，H2S具有還原性，能將氧化生成的Fe3+又還原為Fe2+ ，從而防止了Fe2+的氧化，故另外一個(gè)目的是：防止Fe2+氧化。

（4）經(jīng)過操作Ⅲ后，得到較純凈的FeSO4溶液，然后將稀的溶液蒸發(fā)濃縮得到濃度較高的溶液、再將溫度較高的溶液降溫，溶解度減小從而析出晶體，然后過濾，將沉淀洗滌就得到綠礬，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾（洗滌）

（5）為了得到純凈的綠礬晶體，需要除去晶體表面的H2SO4雜質(zhì)，并且降低在洗滌過程中FeSO4·7H2O的損耗。硫酸可溶于水，冰水的溫度低，綠礬的溶解變小，故可降低綠礬的損耗，冰水符合答案；硫酸可溶于飽和Na2SO4溶液，但不能降低綠礬的溶解度，所以飽和Na2SO4溶液不符合答案；硫酸溶于乙醇，綠礬不溶于乙醇，而且乙醇易揮發(fā)，故可除去硫酸又可降低綠礬的損耗，乙醇符合題目要求，答案選ac。

（6）①Fe2+與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)的離子方程式為：5Fe2++MnO4-+8H+= 5Fe3++Mn2 + + 4H2O，總共消耗的KMnO4的物質(zhì)的量為0.01×20×10-3×10mol=2×10-3mol，根據(jù)以上方程式可知Fe2+的物質(zhì)的量為5×2×10-3mol=0.01mol，即FeSO4·7H2O的物質(zhì)的量也為0.01mol，質(zhì)量為0.01×278g=2.78g，故樣品中FeSO4·7H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（2.78/2.85）×100%=97.54%

②若樣品中含有雜質(zhì)（如H2O或H2SO4），則實(shí)際含有的Fe2+ 的含量偏低，消耗的KMnO4的體積偏少，所測的結(jié)果偏低；若樣品中所含有的Fe2+已經(jīng)部分被氧化，則實(shí)際含有的Fe2+含量也偏小，導(dǎo)致消耗的KMnO4的體積偏少，所測結(jié)果偏低；故本題的答案為：樣品中存在少量的雜質(zhì)（如H2O、H2SO4等）或樣品部分被氧化。