Question

綠礬（FeSO₄?7H₂O）是中學階段常用的一種還原劑。
（1）久置的綠礬溶液容易被空氣氧化變質，簡述檢驗綠礬溶液已經變質的操作和現象：取少量待測液于試管中，                               。
（2）綠礬溶液濃度的標定測定溶液中Fe²⁺物質的量濃度的方法是：
a.量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；
b.用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至終點；
c.重復操作2次，消耗KMnO₄溶液體積的體積分別為20.02mL、24.98mL、19.98mL。
（已知滴定時發生反應的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^—+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）
①判斷此滴定實驗達到終點的方法是               。
②計算上述濾液中Fe²⁺物質的量濃度         （保留四位有效數字）。
（3）探究保存綠礬溶液的有效措施
【反應原理】Fe²⁺在空氣中易氧化變質，完成并配平下列離子方程式：
    Fe²⁺ +    O₂ +                =      Fe(OH)₃↓+      Fe³⁺ 
【操作與現象】取4支試管，如圖進行實驗，請在相應位置上寫出試管①的現象和④的添加試劑。

【分析與結論】設計試管①的作用是              ；為了有效保存FeSO₄溶液，你認為最佳方案為       。

Answer 1

（1）向其中滴入2~3滴的KSCN溶液，震蕩，溶液變成紅色。               （2分）
（2）①當最后一滴KMnO₄溶液滴入錐形瓶后，瓶內溶液變成淺紅色且半分鐘內不褪色。
（2分）
②0.04000 mol/L  （3分，計算結果1分，有效數字1分，單位1分）
（3）【反應原理】 12、3、6 H₂O；4、8  （3分，物質1分，配平2分）
【操作與現象】少量（3滴）硫酸（2分）； 溶液顏色很快變成黃色，并出現棕黃色渾濁（2分）
【分析與結論】作空白對照實驗（1分）；
用煤油隔絕空氣，并加入少量的鐵屑和稀硫酸（2分）

試題分析：（1）久置的綠礬溶液容易被空氣氧化變質，實質是其中的亞鐵離子容易被氧化為鐵離子，所以檢驗是否變質的方法是檢驗樣品中是否含有鐵離子，可選用KSCN試劑，操作是向其中滴入2~3滴的KSCN溶液，震蕩，溶液變成紅色。
（2）①使用紫紅色的酸性高錳酸鉀溶液滴定亞鐵離子，所以到達終點時的現象是，最后一滴KMnO₄溶液滴入錐形瓶中溶液顏色變成淺紅色，且在半分鐘內不褪色。
②實驗中分了3次進行滴定，但是第2組數據消耗KMnO₄溶液體積24.98ml明顯高于其它2組，所以該數據應該舍去，所以消耗KMnO₄溶液平均體積=(20.02mL+19.98mL)/2=20.00ml，所以根據方程式比例可得亞鐵離子的濃度c（Fe²⁺）=5n(MnO₄^—)/V(Fe²⁺)="5×0.01000mol/L×20.00ml/25.00ml=0.04000" mol/L。計算中要注意有效數字的保留。
（3）【反應原理】此處考察的是氧化還原反應的缺項配平，根據產物Fe(OH)₃ 中含有H，可以推測原反應物必有水參加，所以缺項處為H2O；再根據氧化還原的特點找出化合價變化的Fe和O，用得失電子守恒來進行配平，可得到方程式為12Fe²⁺ +3O₂ +6 H₂O = 4Fe(OH)₃↓+ 8Fe³⁺ 。
【操作與現象】由圖中所給的四個試管和添加試劑可以看出，這四組實驗目的是在比較在不同條件下FeSO₄溶液的保存效果。所以領會題目意圖，要充分應用上一題的反應方程式12Fe²⁺ +3O₂ +6 H₂O = 4Fe(OH)₃↓+ 8Fe³⁺來解題。試管①對硫酸亞鐵溶液沒有做任何處理，試管①自然會發生反應式中的現象，亞鐵離子很快被氧化為棕黃色的鐵離子，同時還會有Fe(OH)₃ 沉淀產生。鑒于試管①，試管②添加了一層煤油以使溶液隔絕氧氣，此方法必然會減緩亞鐵離子被氧化；試管③添加了鐵粉，鐵粉可以把鐵離子還原為亞鐵離子，起到防氧化的目的，氧化減慢；考慮到亞鐵離子除了被氧化之外，還容易發生水解，所以試管④中應該添加幾滴稀硫酸溶液。
【分析與結論】所以綜上所述，試管①設計意圖只是用于作空白對照實驗，而保存FeSO₄溶液最佳方案應該是綜合②③④操作，用煤油隔絕空氣，并加入少量的鐵屑和稀硫酸。