Question

5．綠礬（FeSO₄•7H₂O）是治療缺鐵性貧血藥品的重要成分．下面是以市售鐵屑（含少量錫、氧化鐵等雜質(zhì)）為原料生產(chǎn)純凈綠礬的一種方法：

已知：室溫下飽和H₂S溶液的pH約為3.9，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）通入硫化氫的作用是：
①除去溶液中的Sn²⁺離子
②除去溶液中的Fe³⁺，其反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=Fe²⁺+S↓+2H⁺；操作Ⅱ，在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是使Sn²⁺沉淀完全，防止Fe²⁺生成沉淀．
（2）操作IV的順序依次為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥．
（3）操作IV得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌，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．
（4）測定綠礬產(chǎn)品中Fe²⁺含量的方法是：
a．稱取一定質(zhì)量綠礬產(chǎn)品，配制成250.00mL溶液；
b．量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol•L^-1KMnO₄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)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）．
①用硫酸酸化的0.01000mol•L^-1KMnO₄溶液滴定時(shí)，左手把握酸式滴定管的活塞，右手搖動(dòng)錐形瓶，眼睛注視錐形瓶中溶液顏色的變化．
②判斷此滴定實(shí)驗(yàn)達(dá)到終點(diǎn)的方法是滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色．
③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），其可能原因有樣品中存在少量的雜質(zhì)或樣品部分被氧化．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)三價(jià)鐵離子的氧化性和硫化氫的還原性來分析，依據(jù)流程關(guān)系圖分析，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，操作Ⅱ加入稀硫酸調(diào)節(jié)溶液PH=2為了除去雜質(zhì)離子Sn²⁺；
（2）操作IV的目的是從濾液中析出綠礬晶體，利用蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶洗滌得到晶體；
（3）操作IV得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌目的是洗去表面雜質(zhì)，溫度降低綠礬溶解度降低，減少綠礬晶體的損失；
（4）①滴定操作中正確的操作方法是左手把握酸式滴定管的活塞，右手搖動(dòng)錐形瓶，眼睛注視錐形瓶中溶液顏色的變化；
②當(dāng)溶液里有Fe²⁺時(shí)，滴入的酸性高錳鉀紫色溶液立即裉色，當(dāng)溶液里沒有Fe²⁺時(shí)，滴入的酸性高錳酸鉀溶液紫色不褪去，結(jié)合這二種現(xiàn)象確定終點(diǎn)判斷；
③因?yàn)镕e²⁺還原性很強(qiáng)，在滴定過程中也有可能被空氣中的氧氣氧化，另外還有可能本身樣品中就含有一定的雜質(zhì)．

解答 解：（1）Fe3+有強(qiáng)氧化性，H2S有強(qiáng)還原性，二者相遇要發(fā)生氧化還原反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe³⁺+H₂S=Fe²⁺+S↓+2H⁺，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，在溶液PH=2時(shí)，Sn²⁺完全沉淀，亞鐵離子不沉淀，
故答案為：2Fe³⁺+H₂S=Fe²⁺+S↓+2H⁺；使Sn²⁺沉淀完全，防止Fe²⁺生成沉淀；
（2）濾液中得到晶體，需要對溶液進(jìn)行加熱蒸發(fā)濃縮，結(jié)晶析出，過濾洗滌等，所以操作IV的順序依次為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌、干燥，故答案為：蒸發(fā)濃縮；冷卻結(jié)晶；
（3）冰水溫度低，物質(zhì)溶解度減小，可以洗去沉淀表面的雜質(zhì)離子，避免綠礬溶解帶來的損失，故答案為：降低洗滌過程中FeSO₄•7H₂O的損耗；
（4）①滴定時(shí)為準(zhǔn)確判斷滴定終點(diǎn)，左手把握酸式滴定管的活塞，右手搖動(dòng)錐形瓶，眼睛注視錐形瓶中溶液顏色的變化，故答案為：錐形瓶中溶液顏色的變化；
②當(dāng)溶液里有Fe²⁺時(shí)，滴入的酸性高錳鉀紫色溶液立即裉色，當(dāng)酸性高錳酸鉀溶液過量是溶液會(huì)顯紫色，故滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色為滴定終點(diǎn)，故答案為：滴加最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，溶液變成淺紅色且半分鐘內(nèi)不褪色；
③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），其可能原因是洗滌不徹底，亞鐵離子被空氣中的氧氣部分氧化，故答案為：樣品中存在少量的雜質(zhì)或樣品部分被氧化．

點(diǎn)評 本題考查了鐵鹽亞鐵鹽的性質(zhì)應(yīng)用，分離混合物的實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)和分析判斷，滴定實(shí)驗(yàn)的分析判斷，數(shù)據(jù)計(jì)算，誤差分析的方法，題目難度中等．