Question

4．利用工厂的废铁屑（含少量Fe₂O₃、SiO₂、锡等），制备绿矾（FeSO₄•7H₂O）的过程如下：

已知：①室温下饱和H₂S溶液的pH约为3.9，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．
②溶液X加KSCN不显红色．
（1）操作I的名称为过滤，所需玻璃仪器为烧杯、漏斗、玻璃棒．
（2）操作III的顺序依次为：加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥．
（3）操作 II 中，试剂 Y 是H₂S，然后用稀硫酸将溶液酸化至 pH=2 的目的是除去溶液中的Sn²⁺离子，并防止Fe²⁺离子生成沉淀．
（4）写出绿矾与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（5）常温下，称取不同氢氧化钠样品溶于水，加盐酸中和至 pH=7，然后将溶液蒸干得氯化钠晶体，蒸干过程中产品无损失．

	氢氧化钠质量（g）	氯化钠质量（g）
①	2.40	3.51
②	2.32	2.34
③	3.48	3.51

上述实验①②③所用氢氧化钠均不含杂质，且实验数据可靠．通过计算，分析和比较上表3组数据，给出结论．

Answer 1

分析 铁屑加入稀硫酸生成硫酸亚铁、硫酸锡，过滤后得到滤液为硫酸亚铁、硫酸锡，滤渣为二氧化硅，将滤液加入稀硫酸酸化，并通入Y为硫化氢，可生成SnS沉淀并防止亚铁离子被氧化，过滤后得到滤液Z为硫酸亚铁，经蒸发浓硫酸、冷却结晶、过滤可得到FeSO₄•7H₂O，
（1）操作I为分离固体和溶液的操作为过滤，据此选择过滤需要的玻璃仪器；
（2）操作III是硫酸亚铁溶液中得到硫酸亚铁晶体；
（3）依据流程关系图分析，通入硫化氢制饱和，硫化氢是强还原剂，目的是沉淀锡离子，防止亚铁离子被氧化；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⁺；
（4）高锰酸钾溶液具有强氧化性，亚铁离子具有还原性，酸性溶液中亚铁离子被高锰酸钾氧化为铁离子，本身被还原为锰离子，结合电荷守恒，原子守恒配平书写；
（5）根据n=$\frac{m}{M}$计算各组实验中NaCl的物质的量，进而确定氢氧化钠的物质的量，再根据M=$\frac{m}{n}$计算各组氢氧化钠样品的摩尔质量，据此确定是否含有结晶水，确定样品组成进而得出结论．

解答 解；（1）操作I为分离固体和溶液的操作为过滤，据此选择过滤需要的玻璃仪器为：烧杯、漏斗、玻璃棒，
故答案为：过滤； 烧杯、漏斗、玻璃棒；
（2）操作III是硫酸亚铁溶液中得到硫酸亚铁晶体，操作III的顺序依次为加热蒸发、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，
故答案为：加热蒸发； 洗涤；
（3）分析可知通入Y为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，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，
故答案为：H₂S；  除去溶液中的Sn²⁺离子，并防止Fe²⁺离子生成沉淀；
（4）高锰酸钾溶液具有强氧化性，亚铁离子具有还原性，酸性溶液中亚铁离子被高锰酸钾氧化为铁离子，本身被还原为锰离子，酸性KMnO₄溶液与FeSO₄溶液反应的离子方程式：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（5）实验①中NaCl的物质的量=$\frac{3.51g}{58.5g/mol}$=0.06mol，由钠离子守恒，故NaOH样品的物质的量为0.06mol，氢氧化钠样品的摩尔质量=$\frac{2.4g}{0.06mol}$=40g/mol，故为所取氢氧化钠样品为NaOH；
实验②中NaCl的物质的量=$\frac{2.34g}{58.5g/mol}$=0.04mol，由钠离子守恒，故NaOH样品的物质的量为0.04mol，氢氧化钠样品的摩尔质量=$\frac{2.32g}{0.04mol}$=58g/mol，故为所取氢氧化钠样品含有结晶水，结晶水数目=$\frac{58-40}{18}$=1，故所取氢氧化钠样品应是NaOH．H₂O；
实验③中NaCl的物质的量=$\frac{3.51g}{58.5g/mol}$=0.06mol，由钠离子守恒，故NaOH样品的物质的量为0.06mol，氢氧化钠样品的摩尔质量=$\frac{3.48g}{0.06mol}$=58g/mol，故为所取氢氧化钠样品含有结晶水，结晶水数目=$\frac{58-40}{18}$=1，故所取氢氧化钠样品应是NaOH．H₂O，
由上述分析，可得出结论：实验①所取氢氧化钠样品为NaOH、实验②③所取氢氧化钠样品为NaOH．H₂O，
答：可得出结论为实验①所取氢氧化钠样品为NaOH、实验②③所取氢氧化钠样品为NaOH．H₂O．

点评 本题考查了铁盐亚铁盐的性质应用，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，题目着重于分离混合物的实验方法设计和分析判断的考查，注意把握滴定实验的分析判断，数据计算，误差分析的方法，题目难度中等．