Question

5．利用黄铜矿（CuFeS₂）生产铜、绿矾的过程如下．根据题意完成下列各题：

（1）CuFeS₂中铜的化合价为+2价，则铁的化合价为+2．
（2）要从溶液中得到绿矾，必须进行的实验操作是bcae（按前后顺序填写字母序号）．
a．过滤洗涤   b．蒸发浓缩   c．冷却结晶  d．灼烧   e．干燥
（3）实验室中配制FeSO₄溶液时常将绿矾溶于一定浓度的硫酸中，再加水稀释，这样操作的目的是抑制亚铁离子水解．
（4）绿矾产品的纯度可用滴定法进行测定，实验步骤如下：
步骤I．秤取6.000g绿矾产品，经溶解、定容等步骤准确配制250mL溶液．
步骤2：从上述容量瓶中量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中．
步骤3：用硫酸酸化的0.0100mol/LKMnO₄溶液滴定至终点，记录消耗KMnO₄溶液的体积
步骤4：重复步骤2、步骤3两次、三次评价消耗KMnO₄溶液40.00ml．
①判断此滴定实验达到终点的现象是滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色
②写出滴定过程中发生反应的离子方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
③计算上述样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为92.67%（保留四位有效值）

Answer 1

分析 （1）CuFeS₂中铜的化合价为+2价，硫为-2价，根据元素化合价代数和为零确定铁的化合价；
（2）要从溶液中得到绿矾，可以通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥等步骤；
（3）亚铁离子易水解，在配制硫酸亚铁溶液时要防止亚铁离子水解；
（4）①根据题中实验步骤可知，滴定实验达到终点时，溶液中的高锰酸钾不完全褪色，溶液呈浅红色；
②酸性KMnO₄被FeSO₄还原时生成Mn²⁺，同时生成铁离子，根据电荷守恒和元素守恒书写离子方程式；
③根据电子得失守恒有关系式MnO₄^-～5Fe²⁺，滴定中用去的高锰酸钾的物质的量为0.0100mol/L×0.04L=0.0004mol，所以6.000g绿矾产品中FeSO₄•7H₂O的物质的量为$\frac{250}{25}$×5×0.0004mol=0.02mol，据此计算样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数．

解答 解：（1）CuFeS₂中铜的化合价为+2价，硫为-2价，根据元素化合价代数和为零可和铁的化合价为+2价，
故答案为：+2；
（2）要从溶液中得到绿矾，可以通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥等步骤，所以实验操作的序号为bcae，
故答案为：bcae；
（3）亚铁离子易水解，在配制硫酸亚铁溶液时要防止亚铁离子水解，所以将绿矾溶于一定浓度的硫酸中可以抑制亚铁离子水解，
故答案为：抑制亚铁离子水解；
（4）①根据题中实验步骤可知，滴定实验达到终点时，溶液中的高锰酸钾不完全褪色，溶液呈浅红色，所以判断滴定实验达到终点的现象是滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色，
故答案为：滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液变成浅红色且半分钟内不褪色；
②酸性KMnO₄被FeSO₄还原时生成Mn²⁺，同时生成铁离子，反应的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
③根据电子得失守恒有关系式MnO₄^-～5Fe²⁺，滴定中用去的高锰酸钾的物质的量为0.0100mol/L×0.04L=0.0004mol，所以6.000g绿矾产品中FeSO₄•7H₂O的物质的量为：$\frac{250}{25}$×5×0.0004mol=0.02mol，所以样品中FeSO₄•7H₂O的质量分数为：$\frac{0.02×278}{6.000}$×100%=92.67%，
故答案为：92.67%．

点评 本题考查化学工艺流程、物质的分离提纯、氧化还原滴定应用、电解原理等知识，题目难度中等，明确实验原理是解题的关键，需要学生具备扎实的基础知识与综合运用知识分析问题、解决问题的能力．