Question

12．硫酸亞鐵是一種重要的化工產(chǎn)品，在工業(yè)上有重要的用途．學生探究燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制備綠礬（FeSO₄•7H₂O式量為278），并進一步計算產(chǎn)品的純度．
工藝流程如下所示：

（1）燒渣在進行酸溶時用到的酸為硫酸．
（2）過程?灼燒時產(chǎn)生的氣體通入下列溶液中，溶液不會褪色的是
A．品紅溶液B．紫色石蕊溶液C．酸性KMnO₄溶液   D．紅色的酚酞試液
（3）X是鐵粉，此時濾液N中發(fā)生反應的離子方程式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．檢驗溶液Q中含有的金屬陽離子的實驗方法是取待測液于試管中，滴入幾滴KSCN，無明顯現(xiàn)象，滴入雙氧水或氯水，溶液變血紅色，則說明溶液中含有亞鐵離子
（4）操作III的操作步驟為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾（填操作名稱）、洗滌、干燥．
（5）測定綠礬產(chǎn)品中Fe²⁺含量的實驗步驟：
a．稱取6.0g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0.01mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液體積為40.00mL．（滴定時發(fā)生反應的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）．
①標準液應盛裝在酸式滴定管中（填“酸式”或“堿式”）計算上述產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的質量分數(shù)為92.7%；
②若在a步操作中，進行定容時仰視刻度線定容，則會使測得的產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的質量分數(shù)偏�。�（填“偏大”“偏小”或“無影響”）．

Answer 1

分析 燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制備綠礬，為了減少引入新雜質，所以用硫酸溶解并通入足量氧氣，反應后過濾得到濾渣M和溶液N，濾渣M中含硫，灼燒后會產(chǎn)生二氧化硫，溶液N中主要溶質為硫酸鐵，加入足量的鐵粉反應生成硫酸亞鐵，過濾除去多余的鐵粉，得到硫酸亞鐵溶液，將硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到綠礬，
（1）本實驗要制備綠礬，為了不引入新雜質，要用硫酸溶解；
（2）過程?灼燒時產(chǎn)生的氣體為SO₂，具有還原性和漂白性及酸性氧化物的通性；
（3）根據(jù)流程分析可知，溶液N中主要溶質為硫酸鐵，要制得綠礬要加鐵粉，檢驗亞鐵離子可以用KSCN溶液及氧化劑，看溶液顏色的變化；
（4）從硫酸亞鐵溶液中得到綠礬，要將硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；
（5）①高錳酸鉀有強氧化性，應用酸式滴定管，根據(jù)電子得失守恒有關系式KMnO₄～5FeSO₄•7H₂O，利用高錳酸鉀的物質的量可以計算出FeSO₄•7H₂O的物質的量，進而確定質量分數(shù)；
②若在a步操作中，進行定容時仰視刻度線定容，則所得樣品溶液濃度偏小，消耗的高錳酸鉀的體積也會偏小，據(jù)此答題．

解答 解：燒渣（主要成分為鐵的氧化物及少量FeS、SiO₂等）制備綠礬，為了減少引入新雜質，所以用硫酸溶解并通入足量氧氣，反應后過濾得到濾渣M和溶液N，濾渣M中含硫，灼燒后會產(chǎn)生二氧化硫，溶液N中主要溶質為硫酸鐵，加入足量的鐵粉反應生成硫酸亞鐵，過濾除去多余的鐵粉，得到硫酸亞鐵溶液，將硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥得到綠礬，
（1）本實驗要制備綠礬，為了不引入新雜質，要用硫酸溶解，
故答案為：硫酸；
（2）過程?灼燒時產(chǎn)生的氣體為SO₂，具有還原性和漂白性及酸性氧化物的通性，能使品紅褪色，能與酸性KMnO₄溶液發(fā)生氧化還原反應而使其褪色，能與堿反應使紅色的酚酞試液褪色，不能使紫色石蕊溶液褪色，故選B；
（3）根據(jù)流程分析可知，溶液N中主要溶質為硫酸鐵，要制得綠礬要加鐵粉，反應的離子方程式為 Fe+2Fe³⁺=3 Fe²⁺，檢驗亞鐵離子的方法是取待測液于試管中，滴入幾滴KSCN，無明顯現(xiàn)象，滴入雙氧水或氯水，溶液變血紅色，則說明溶液中含有亞鐵離子，
故答案為：鐵粉； Fe+2Fe³⁺=3 Fe²⁺；取待測液于試管中，滴入幾滴KSCN，無明顯現(xiàn)象，滴入雙氧水或氯水，溶液變血紅色，則說明溶液中含有亞鐵離子；
（4）從硫酸亞鐵溶液中得到綠礬，要將硫酸亞鐵溶液蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，
故答案為：冷卻結晶、洗滌；
（5）①高錳酸鉀有強氧化性，應用酸式滴定管，高錳酸鉀的物質的量為0.01mol•L^-1×0.04L=0.0004mol，根據(jù)電子得失守恒有關系式KMnO₄～5FeSO₄•7H₂O，則6.0g產(chǎn)品中含有FeSO₄•7H₂O的質量0.0004mol×$\frac{250}{25}$×5×278g/mol=5.56g，所以FeSO₄•7H₂O的質量分數(shù)為$\frac{5.56g}{6g}$×100%=92.7%，
故答案為：酸式；92.7%；
②若在a步操作中，進行定容時仰視刻度線定容，則所得樣品溶液濃度偏小，消耗的高錳酸鉀的體積也會偏小，根據(jù)①的計算可知測得的產(chǎn)品中FeSO₄•7H₂O的質量分數(shù)偏小，
故答案為：偏�。�

點評 本題考查較為綜合，涉及物質含量的測定、制備實驗方案的設計等知識，題目難度中等，注意常見化學實驗操作方法及實驗誤差分析方法．