Question

绿矾（FeSO₄?7H₂O）是中学阶段常用的一种还原剂。
（1）久置的绿矾溶液容易被空气氧化变质，简述检验绿矾溶液已经变质的操作和现象：取少量待测液于试管中，                               。
（2）绿矾溶液浓度的标定测定溶液中Fe²⁺物质的量浓度的方法是：
a.量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
b.用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至终点；
c.重复操作2次，消耗KMnO₄溶液体积的体积分别为20.02mL、24.98mL、19.98mL。
（已知滴定时发生反应的离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^—+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）
①判断此滴定实验达到终点的方法是               。
②计算上述滤液中Fe²⁺物质的量浓度         （保留四位有效数字）。
（3）探究保存绿矾溶液的有效措施
【反应原理】Fe²⁺在空气中易氧化变质，完成并配平下列离子方程式：
    Fe²⁺ +    O₂ +                =      Fe(OH)₃↓+      Fe³⁺ 
【操作与现象】取4支试管，如图进行实验，请在相应位置上写出试管①的现象和④的添加试剂。

【分析与结论】设计试管①的作用是              ；为了有效保存FeSO₄溶液，你认为最佳方案为       。

Answer 1

（1）向其中滴入2~3滴的KSCN溶液，震荡，溶液变成红色。               （2分）
（2）①当最后一滴KMnO₄溶液滴入锥形瓶后，瓶内溶液变成浅红色且半分钟内不褪色。
（2分）
②0.04000 mol/L  （3分，计算结果1分，有效数字1分，单位1分）
（3）【反应原理】 12、3、6 H₂O；4、8  （3分，物质1分，配平2分）
【操作与现象】少量（3滴）硫酸（2分）； 溶液颜色很快变成黄色，并出现棕黄色浑浊（2分）
【分析与结论】作空白对照实验（1分）；
用煤油隔绝空气，并加入少量的铁屑和稀硫酸（2分）

试题分析：（1）久置的绿矾溶液容易被空气氧化变质，实质是其中的亚铁离子容易被氧化为铁离子，所以检验是否变质的方法是检验样品中是否含有铁离子，可选用KSCN试剂，操作是向其中滴入2~3滴的KSCN溶液，震荡，溶液变成红色。
（2）①使用紫红色的酸性高锰酸钾溶液滴定亚铁离子，所以到达终点时的现象是，最后一滴KMnO₄溶液滴入锥形瓶中溶液颜色变成浅红色，且在半分钟内不褪色。
②实验中分了3次进行滴定，但是第2组数据消耗KMnO₄溶液体积24.98ml明显高于其它2组，所以该数据应该舍去，所以消耗KMnO₄溶液平均体积=(20.02mL+19.98mL)/2=20.00ml，所以根据方程式比例可得亚铁离子的浓度c（Fe²⁺）=5n(MnO₄^—)/V(Fe²⁺)="5×0.01000mol/L×20.00ml/25.00ml=0.04000" mol/L。计算中要注意有效数字的保留。
（3）【反应原理】此处考察的是氧化还原反应的缺项配平，根据产物Fe(OH)₃ 中含有H，可以推测原反应物必有水参加，所以缺项处为H2O；再根据氧化还原的特点找出化合价变化的Fe和O，用得失电子守恒来进行配平，可得到方程式为12Fe²⁺ +3O₂ +6 H₂O = 4Fe(OH)₃↓+ 8Fe³⁺ 。
【操作与现象】由图中所给的四个试管和添加试剂可以看出，这四组实验目的是在比较在不同条件下FeSO₄溶液的保存效果。所以领会题目意图，要充分应用上一题的反应方程式12Fe²⁺ +3O₂ +6 H₂O = 4Fe(OH)₃↓+ 8Fe³⁺来解题。试管①对硫酸亚铁溶液没有做任何处理，试管①自然会发生反应式中的现象，亚铁离子很快被氧化为棕黄色的铁离子，同时还会有Fe(OH)₃ 沉淀产生。鉴于试管①，试管②添加了一层煤油以使溶液隔绝氧气，此方法必然会减缓亚铁离子被氧化；试管③添加了铁粉，铁粉可以把铁离子还原为亚铁离子，起到防氧化的目的，氧化减慢；考虑到亚铁离子除了被氧化之外，还容易发生水解，所以试管④中应该添加几滴稀硫酸溶液。
【分析与结论】所以综上所述，试管①设计意图只是用于作空白对照实验，而保存FeSO₄溶液最佳方案应该是综合②③④操作，用煤油隔绝空气，并加入少量的铁屑和稀硫酸。