Question

某实验小组探究补铁口服液中铁元素的价态，并测定该补铁口服液中铁元素的含量是否达标。

(1)实验一：探究补铁口服液中铁元素的价态。

甲同学：取1 mL补铁口服液，加入K₃[Fe(CN)₆]（铁氰化钾）溶液，生成蓝色沉淀，证明该补铁口服液中铁元素以Fe²⁺形式存在。

乙同学：取5 mL补铁口服液，滴入10滴KSCN溶液无现象，再滴入10滴双氧水，未见到红色。乙同学为分析没有出现红色实验现象的原因，将上述溶液平均分为3份进行探究：

原因	实验操作及现象	结论
1	其他原料影响	乙同学观察该补铁口服液的配料表，发现其中有维生素C，维生素C有还原性，其作用是①______	取第1份溶液，继续滴入足量的双氧水，仍未见红色出现	排除②_________影响
2	量的原因	所加③________溶液（写化学式）太少，二者没有达到反应浓度	取第2份溶液，继续滴加该溶液至足量，仍然未出现红色	说明不是该溶液量少的影响
3	存在形式	铁的价态是+3价，但可能不是以自由离子Fe^3^+形式存在	取第3份溶液，滴加1滴稀硫酸，溶液迅速变为红色	说明Fe^3^+以④_______形式存在，用化学方程式结合文字，说明加酸后迅速显红色的原因

(2)甲同学注意到乙同学加稀硫酸变红后的溶液，放置一段时间后颜色又变浅了，他分析了SCN^-中各元素的化合价，然后将变浅后的溶液分为两等份：一份中滴人KSCN溶液，发现红色又变深；另一份滴入双氧水，发现红色变得更浅，但无沉淀，也无刺激性气味的气体生成。根据实验现象，用离子方程式表示放置后溶液颜色变浅的原因________。

(3)实验二：测量补铁口服液中铁元素的含量是否达标。

该补铁口服液标签注明：本品含硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)应为375～425(mg/100 mL)，该实验小组设计如下实验，测定其中铁元素的含量。（说明：该实验中维生素C的影响已排除，不需要考虑维生素C消耗的酸性KMnO₄溶液）

①取该补铁口服液100 mL，分成四等份，分别放入锥形瓶中，并分别加入少量稀硫酸振荡；

②向 ________式滴定管中加入0.002 mol.L^-l酸性KMnO₄溶液，并记录初始体积；

③滴定，直至溶液恰好_____________且30秒内不褪色，记录末体积；

④重复实验。根据数据计算，平均消耗酸性KMnO₄溶液的体积为35.00 mL。计算每100 mL该补铁口服液中含铁元素__________mg（以FeSO₄·7H₂O的质量计算），判断该补铁口服液中铁元素含量___________（填“合格”或“不合格”）。

Answer

防止Fe2＋被氧化 维生素C KSCN Fe(OH)3，Fe3＋水解程度大，加入稀硫酸，水解平衡Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H＋左移，Fe3＋浓度增大，因此显红色 2SCN－+11H2O2=N2↑+2CO2↑+2SO42－+10H2O+2H+ 酸 变为紫色(或浅紫色或其他合理颜色) 389.2 合格

【解析】

(1)实验一是探究铁元素的价态，根据甲同学的实验现象推断是Fe2＋。乙同学按照实验原理看，先加KSCN溶液无现象，再加双氧水将Fe2+氧化为Fe3+，应该能看到红色。之所以没有看到，除了分析实验原理是否可行，也要看实验实际。本题主要从三个角度入手：一是其他原料的影响；二是反应物的量是否达到能够反应的量；三是看反应物的存在形式。铁元素主要以Fe2+形式被人体吸收，但Fe2＋容易被氧化，而实验1中提示“维生素C有还原性”，因为其还原性比Fe2+强，所以先与氧气反应，因此其作用是防止Fe2＋被氧化。同时实验中如果双氧水量少的话，双氧水也是先与维生素C反应，反应后无剩余或剩余量少，导致Fe2+可能没有被氧化或生成极少量的Fe3+。因此继续滴加过量的双氧水，将维生素C完全氧化后再氧化Fe2+，因此过量的双氧水是排除维生素C的影响。实验2中提示“二者没有达到反应浓度”，该实验中有两个反应，一是双氧水氧化Fe2＋，二是Fe3＋与SCN－的反应；双氧水在实验1中已经排除其量的影响，铁元素在药品中是定量，不可更改，故只有改变KSCN的量。实验3中提示“铁的价态是+3价，但可能不是以自由离子Fe3+形式存在”“滴加1滴稀硫酸，溶液迅速变为红色”，通过这两处信息结合“Fe3+水解程度较大，通常用于净水”等常识，可知Fe3+水解成Fe(OH)3。加入稀硫酸以后，水解平衡Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H+左移，使Fe3+浓度增大，因此显红色。

(2)甲同学注意到乙同学加稀硫酸变红后的溶液，放置一段时间后颜色又变浅了。分析SCNˉ中各元素的化合价，S为-2价，C为+4价，N为-3价，说明SCNˉ有还原性。通过“一份中滴入KSCN溶液，发现红色又变深”，说明褪色是因为SCNˉ被消耗；“另一份滴入双氧水，发现红色变得更浅，但无沉淀，也无刺激性气味的气体生成”说明双氧水与SCNˉ发生反应，其中S元素没有生成硫黄，也没有生成SO2气体，应该是被氧化为SO42－，反应的离子方程式为2SCN－+11H2O2=N2↑+2CO2↑+2SO42－+10H2O＋2H+。

(3)②酸性KMnO4溶液具有强氧化性，易氧化橡胶管，所以不可以用碱式滴定管，须用酸式滴定管。

③滴定时紫色酸性KMnO4溶液变为无色Mn2＋，当Fe2＋反应完，呈现MnO4-的紫色。

④依据反应方程式MnO4-+5Fe2＋+8H＋=5Fe3＋+Mn2＋+4H2O可知，每100mL补铁剂中含FeSO4·7H2O的质量为0.002mol·L-1×0.035L×5×278g·mol－1×4=0.3892g=389.2mg，因此该补铁剂中铁元素含量合格。