Question

【題目】新型電池在飛速發(fā)展的信息技術中發(fā)揮著越來越重要的作用。Li2FeSiO4是極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦弯囯x子電池電極材料，在蘋果的幾款最新型的產(chǎn)品中已經(jīng)有了一定程度的應用。其中一種制備Li2FeSiO4的方法為：固相法：2Li2SiO3＋FeSO4Li2FeSiO4＋Li2SO4＋SiO2

某學習小組按如下實驗流程制備Li2FeSiO4并測定所得產(chǎn)品中Li2FeSiO4的含量。

實驗(一)制備流程：

實驗(二) Li2FeSiO4含量測定：

從儀器B中取20.00 mL溶液至錐形瓶中，另取0.2000 mol·Lˉ1的酸性KMnO4標準溶液裝入儀器C中，用氧化還原滴定法測定Fe2+含量。相關反應為：MnO4- +5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，雜質(zhì)不與酸性KMnO4標準溶液反應。經(jīng)4次滴定，每次消耗KMnO4溶液的體積如下：

實驗序號	1	2	3	4
消耗KMnO4溶液體積	20.00 mL	19.98mL	21.38mL	20.02mL

（1）實驗(二)中的儀器名稱：儀器B ，儀器C 。

（2）制備Li2FeSiO4時必須在惰性氣體氛圍中進行，其原因是 。

（3）操作Ⅱ的步驟 ，在操作Ⅰ時，所需用到的玻璃儀器中，除了普通漏斗、燒杯外，還需 。

（4）還原劑A可用SO2，寫出該反應的離子方程式 ，此時后續(xù)處理的主要目的是 。

（5）滴定終點時現(xiàn)象為 ；根據(jù)滴定結果，可確定產(chǎn)品中Li2FeSiO4的質(zhì)量分數(shù)為 ；若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，會使測得的Li2FeSiO4含量 。（填“偏高”、“偏低”或“不變”）。

Answer 1

【答案】（1）100mL容量瓶；酸式滴定管（2）防止二價鐵被氧化（3）蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾；玻璃棒（4）SO2+2Fe3++2H2O==2Fe2++SO42-+4H+ ；除去過量的SO2，以免影響后面Fe2+的測定(5)溶液變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不變色；81%；偏高

【解析】試題分析：（1）實驗二中儀器B為配制溶液需要的容量瓶，得到含Fe2+離子的溶液100ml，需要儀器為100ml容量瓶，儀器C為滴定實驗所用的標準溶液，標準溶液為高錳酸鉀溶液具有氧化性能腐蝕橡膠管，需要盛放在酸式滴定管中，故答案為：100ml容量瓶，酸式滴定管；

（2）固相法中制備Li2FeSiO4的過程必須在惰性氣體氛圍中進行，因為亞鐵離子具有還原性，易被氧化，所以惰性氣體氛圍中是為了防止亞鐵離子被氧化，故答案為：防止二價鐵被氧化；

（3）操作Ⅱ是溶液中得到硫酸亞鐵晶體的實驗操作，蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，過濾洗滌得到；操作Ⅰ是分離固體和溶液的方法需要過濾，結合過濾裝置選擇儀器有普通漏斗、燒杯、玻璃棒，故答案為：蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，過濾；玻璃棒；

（4）還原劑A可用SO2，二氧化硫具有還原性被鐵離子氧化為硫酸，反應的離子方程式為：SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+，此時后續(xù)操作應除去過量的SO2以免影響后面Fe2+的測定，故答案為：SO2+2Fe3++2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；除去過量的SO2，以免影響后面Fe2+的測定；

（5）滴定實驗反應終點的判斷是依據(jù)高錳酸鉀溶液滴入最后一滴溶液呈淺紅色且半分鐘不變化，從儀器B中取20.00mL溶液至錐形瓶中，另取0.2000molLˉ1的酸性KMnO4標準溶液裝入儀器C中，用氧化還原滴定法測定Fe2+含量．相關反應為：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，雜質(zhì)不與酸性KMnO4標準溶液反應．消耗高錳酸鉀溶液體積第3次誤差較大舍去，計算平均消耗溶液體積，結合離子反應的定量關系計算，V(標準)=ml=20.00ml，鐵元素守恒計算

MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

5Li2FeSiO4～5Fe2+～MnO4-，

5 1

n 0.2000mol/L×0.020L

n=0.0200mol

100ml溶液中含物質(zhì)的量=0.0200mol×=0.1000mol，

產(chǎn)品中Li2FeSiO4的質(zhì)量分數(shù)=×100%=81%，

滴定前酸式滴定管尖端氣泡未排除，滴定后氣泡消失，會造成V(標準)偏大，會造成c(待測)偏高，

故答案為：溶液變?yōu)闇\紅色，且半分鐘內(nèi)不變色；81%；偏高；