Question

绿矾（FeSO₄ • 7H₂O）是治疗缺铁性贫血的特效药．下面是以商品级纯度铁屑（含少量锡等杂质）生产绿矾的一种方法：

已知：在H₂S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH 为3.0，沉淀完全时的pH为5.5：

回答下列问题：

（1）操作Ⅱ中用硫酸酸化至pH=2且通入硫化氢至饱和的目的是：

①除去操作I所得溶液中含有的Sn²⁺等杂质离子；

②____________________________；

③____________________________。

（2）操作IV的顺序依次为：_______________、_______________、过滤、洗涤。

（3）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：

①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②___________________。

（4）测定绿矾产品中Fe²⁺ 含量的方法是：a．称取8.680g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用硫酸酸化的0.02000 mol/L KMnO₄溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液体积的平均值为30.00 mL（滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe²⁺ + MnO₄^- + 8H⁺ ═ 5Fe³⁺ + Mn²⁺ + 4H₂O）

①计算上述样品中FeSO₄ • 7H₂O的质量分数为_________________（结果保留4位有效数字，FeSO₄ • 7H₂O的摩尔质量为  278g/mol）

②若用上述方法测定的样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有：样品中存在少量的杂质、___________________

Answer

使Sn2+完全变成SnS沉淀，而Fe2+不沉淀防止Fe2+的氧化蒸发浓缩结晶降低洗涤过程中FeSO4 • 7H2O的损耗96.08%样品部分被氧化

【解析】试题分析：（1）依据流程关系图分析，在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，操作Ⅱ加入稀硫酸调节溶液pH=2为了除去杂质离子Sn2+；根据硫化氢具有强还原性分析；

（2）操作IV的目的是从滤液中析出绿矾晶体，据此解答；

（3）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤目的是洗去表面杂质，根据温度对溶解度的影响分析；

（4）依据滴定实验的反应终点时发生的反应进行计算，根据实验过程中操作的误差分析方法进行判断。

解析：（1）已知：在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5，操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是，在溶液pH=2时，Sn2+完全沉淀，亚铁离子不沉淀，通入硫化氢至饱和的目的是：硫化氢具有强还原性，可以防止亚铁离子被氧化；

（2）溶液中得到晶体，需要对溶液进行加热蒸发浓缩，结晶析出，过滤洗涤等，所以操作IV的顺序依次为：蒸发浓缩、结晶、过滤、洗涤；

（3）冰水温度低，物质溶解度减小，可以洗去沉淀表面的杂质离子，避免绿矾溶解带来的损失；

（4）①依据反应方程式可知：

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

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n 0.02000mol/L×0.0300L

解得n=0.003mol；

则250mL溶液中含亚铁离子的物质的量=0.003mol×250/25=0.03mol；

FeSO4•7H2O物质的量为0.03mol，质量=0.03mol×278g/mol=8.34g；

所以质量分数=；

②用上述方法测定的样品中FeSO4•7H2O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因是洗涤不彻底，亚铁离子被空气中的氧气部分氧化。