Question

绿矾晶体（FeSO₄·7H₂O，M=278g/mol）是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。实验室利用硫酸厂的烧渣（主要成分为Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂），制备绿矾的过程如下：

试回答：（1）操作Ⅰ为_____________（填写操作名称）。

（2） 试剂Y与溶液X反应的离子方程式为__________________________________。

（3）检验所得绿矾晶体中含有Fe²⁺的实验操作是________________________________。

（4）操作Ⅲ的顺序依次为：_______________、冷却结晶、过滤 、__________、干燥。

（5）某同学用酸性KMnO₄溶液测定绿矾产品中Fe²⁺含量：

a.称取11.5g绿矾产品，溶解，配制成1000mL溶液；

b.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；

c.用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为20.00mL。

①步骤a配制溶液时需要的玻璃仪器除玻璃棒、量筒、烧杯、胶头滴管外，还需___________。

②该同学设计的下列滴定方式，最合理的是____________(夹持部分略去)(填字母序号)。

③滴定时发生反应的离子方程式为：_______________________________________。

④判断此滴定实验达到终点的方法是_____________________________；若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视KMnO₄溶液液面，其它操作均正确，则使测定结果________（填“偏高”“偏低”“无影响”）。

⑤计算上述样品中FeSO₄·7H₂O的质量分数为________________。

Answer

过滤 Fe+2Fe3+= 3Fe2+Fe+2H+=Fe2++H2↑ 将少许所得晶体放入KSCN溶液不变色，再向溶液中加入氯水变成红色（或其它合理答案） 蒸发浓缩 洗涤 1000mL容量瓶 b 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O 滴加最后一滴KMnO4溶液时，溶液变成紫色且半分钟不再褪色 偏低 96.7%

【解析】

烧渣中的铁元素溶于硫酸中转化为Fe2+和Fe3+，再通氧气，硫元素沉淀为单质硫，SiO2不溶于硫酸，过滤后溶液X中含Fe2+和Fe3+，加入过量的单质铁，把Fe3+还原为Fe2+，过滤后溶液Z即为FeSO4溶液，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即得绿矾晶体。

（1）烧渣与H2SO4和O2反应后，形成了固体和溶液，所以操作Ⅰ为过滤，答案：过滤；

（2）Y为Fe2(SO4)3和过量H2SO4，要加Fe将它们转化成FeSO4，反应为：Fe+2Fe3+= 3Fe2+Fe+2H+=Fe2++H2↑，答案：Fe+2Fe3+= 3Fe2+Fe+2H+=Fe2++H2↑；

（3）检验所得绿矾晶体中含有Fe2+的实验操作是：先检验溶液中无Fe3＋，然后，再将Fe2＋氧化成Fe3＋，用KSCN溶液检验，答案：将少许所得晶体放入KSCN溶液不变色，再向溶液中加入氯水变成红色。

（4）从FeSO4的水溶液中获得晶体：蒸发浓缩，结晶析出，过滤洗涤，洗涤、干燥，答案：蒸发浓缩、洗涤；

（5）①配制成1000mL溶液，还需要用1000mL容量瓶，答案：1000mL容量瓶；

②酸性高锰酸钾具有强氧化性，可以发生橡皮管，应盛放在酸式滴定管内，硫酸亚铁溶液呈酸性，应盛放在酸式滴定管内，故b最合适；故答案为b；

③酸性高锰酸钾具有强氧化性，将Fe2＋氧化为Fe3＋，被还原为Mn2＋，同时生成水，反应离子方程式为5Fe2＋+MnO4－+8H＋=5Fe3＋+Mn2＋+4H2O；故答案为5Fe2＋+MnO4－+8H＋=5Fe3＋+Mn2＋+4H2O；

④该实验是氧化还原滴定，终点时KMnO4溶液恰好过量一滴，溶液会显紫红色，30秒内不变色，不需要外加指示剂，在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视KMnO4溶液液面，则所得消耗酸性KMnO4溶液的体积偏小，所测得的Fe2＋的含量低，故答案为溶液由无色变为紫红色，30秒内不变色；偏低；

⑤用硫酸酸化的0.01000mol·L－1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL；依据反应方程式减小计算：

5Fe2＋+MnO4－+8H＋═5Fe3＋+Mn2＋+4H2O

5 1

n（Fe2＋） 0.01000mol·L－1×0.0200L

计算得到；n（Fe2＋）=0.001mol；

则1000mL溶液中含Fe2＋=0.001mol×1000/25=0.04mol；

FeSO4·7H2O物质的量为0.04mol，质量=0.04mol×278g·mol－1=11.12g；

质量分数=×100%=96.70%；

故答案为96.70%；