Question

【題目】某實驗小組探究補鐵口服液中鐵元素的價態(tài)，并測定該補鐵口服液中鐵元素的含量是否達標。

(1)實驗一：探究補鐵口服液中鐵元素的價態(tài)。

甲同學：取1 mL補鐵口服液，加入K3[Fe(CN)6]（鐵氰化鉀）溶液，生成藍色沉淀，證明該補鐵口服液中鐵元素以Fe2+形式存在。

乙同學：取5 mL補鐵口服液，滴入10滴KSCN溶液無現(xiàn)象，再滴入10滴雙氧水，未見到紅色。乙同學為分析沒有出現(xiàn)紅色實驗現(xiàn)象的原因，將上述溶液平均分為3份進行探究：

原因			實驗操作及現(xiàn)象	結(jié)論
1	其他原料影響	乙同學觀察該補鐵口服液的配料表，發(fā)現(xiàn)其中有維生素C，維生素C有還原性，其作用是①______	取第1份溶液，繼續(xù)滴入足量的雙氧水，仍未見紅色出現(xiàn)	排除②_________影響
2	量的原因	所加③________溶液（寫化學式）太少，二者沒有達到反應(yīng)濃度	取第2份溶液，繼續(xù)滴加該溶液至足量，仍然未出現(xiàn)紅色	說明不是該溶液量少的影響
3	存在形式	鐵的價態(tài)是+3價，但可能不是以自由離子Fe3+形式存在	取第3份溶液，滴加1滴稀硫酸，溶液迅速變?yōu)榧t色	說明Fe3+以④_______形式存在，用化學方程式結(jié)合文字，說明加酸后迅速顯紅色的原因

(2)甲同學注意到乙同學加稀硫酸變紅后的溶液，放置一段時間后顏色又變淺了，他分析了SCN-中各元素的化合價，然后將變淺后的溶液分為兩等份：一份中滴人KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)紅色又變深；另一份滴入雙氧水，發(fā)現(xiàn)紅色變得更淺，但無沉淀，也無刺激性氣味的氣體生成。根據(jù)實驗現(xiàn)象，用離子方程式表示放置后溶液顏色變淺的原因________。

(3)實驗二：測量補鐵口服液中鐵元素的含量是否達標。

該補鐵口服液標簽注明：本品含硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)應(yīng)為375～425(mg/100 mL)，該實驗小組設(shè)計如下實驗，測定其中鐵元素的含量。（說明：該實驗中維生素C的影響已排除，不需要考慮維生素C消耗的酸性KMnO4溶液）

①取該補鐵口服液100 mL，分成四等份，分別放入錐形瓶中，并分別加入少量稀硫酸振蕩；

②向 ________式滴定管中加入0.002 mol.L-l酸性KMnO4溶液，并記錄初始體積；

③滴定，直至溶液恰好_____________且30秒內(nèi)不褪色，記錄末體積；

④重復實驗。根據(jù)數(shù)據(jù)計算，平均消耗酸性KMnO4溶液的體積為35.00 mL。計算每100 mL該補鐵口服液中含鐵元素__________mg（以FeSO4·7H2O的質(zhì)量計算），判斷該補鐵口服液中鐵元素含量___________（填“合格”或“不合格”）。

Answer 1

【答案】防止Fe2＋被氧化 維生素C KSCN Fe(OH)3，Fe3＋水解程度大，加入稀硫酸，水解平衡Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H＋左移，Fe3＋濃度增大，因此顯紅色 2SCN－+11H2O2=N2↑+2CO2↑+2SO42－+10H2O+2H+ 酸 變?yōu)樽仙?或淺紫色或其他合理顏色) 389.2 合格

【解析】

(1)實驗一是探究鐵元素的價態(tài)，根據(jù)甲同學的實驗現(xiàn)象推斷是Fe2＋。乙同學按照實驗原理看，先加KSCN溶液無現(xiàn)象，再加雙氧水將Fe2+氧化為Fe3+，應(yīng)該能看到紅色。之所以沒有看到，除了分析實驗原理是否可行，也要看實驗實際。本題主要從三個角度入手：一是其他原料的影響；二是反應(yīng)物的量是否達到能夠反應(yīng)的量；三是看反應(yīng)物的存在形式。鐵元素主要以Fe2+形式被人體吸收，但Fe2＋容易被氧化，而實驗1中提示“維生素C有還原性”，因為其還原性比Fe2+強，所以先與氧氣反應(yīng)，因此其作用是防止Fe2＋被氧化。同時實驗中如果雙氧水量少的話，雙氧水也是先與維生素C反應(yīng)，反應(yīng)后無剩余或剩余量少，導致Fe2+可能沒有被氧化或生成極少量的Fe3+。因此繼續(xù)滴加過量的雙氧水，將維生素C完全氧化后再氧化Fe2+，因此過量的雙氧水是排除維生素C的影響。實驗2中提示“二者沒有達到反應(yīng)濃度”，該實驗中有兩個反應(yīng)，一是雙氧水氧化Fe2＋，二是Fe3＋與SCN－的反應(yīng)；雙氧水在實驗1中已經(jīng)排除其量的影響，鐵元素在藥品中是定量，不可更改，故只有改變KSCN的量。實驗3中提示“鐵的價態(tài)是+3價，但可能不是以自由離子Fe3+形式存在”“滴加1滴稀硫酸，溶液迅速變?yōu)榧t色”，通過這兩處信息結(jié)合“Fe3+水解程度較大，通常用于凈水”等常識，可知Fe3+水解成Fe(OH)3。加入稀硫酸以后，水解平衡Fe3＋+3H2OFe(OH)3+3H+左移，使Fe3+濃度增大，因此顯紅色。

(2)甲同學注意到乙同學加稀硫酸變紅后的溶液，放置一段時間后顏色又變淺了。分析SCNˉ中各元素的化合價，S為-2價，C為+4價，N為-3價，說明SCNˉ有還原性。通過“一份中滴入KSCN溶液，發(fā)現(xiàn)紅色又變深”，說明褪色是因為SCNˉ被消耗；“另一份滴入雙氧水，發(fā)現(xiàn)紅色變得更淺，但無沉淀，也無刺激性氣味的氣體生成”說明雙氧水與SCNˉ發(fā)生反應(yīng)，其中S元素沒有生成硫黃，也沒有生成SO2氣體，應(yīng)該是被氧化為SO42－，反應(yīng)的離子方程式為2SCN－+11H2O2=N2↑+2CO2↑+2SO42－+10H2O＋2H+。

(3)②酸性KMnO4溶液具有強氧化性，易氧化橡膠管，所以不可以用堿式滴定管，須用酸式滴定管。

③滴定時紫色酸性KMnO4溶液變?yōu)闊o色Mn2＋，當Fe2＋反應(yīng)完，呈現(xiàn)MnO4-的紫色。

④依據(jù)反應(yīng)方程式MnO4-+5Fe2＋+8H＋=5Fe3＋+Mn2＋+4H2O可知，每100mL補鐵劑中含FeSO4·7H2O的質(zhì)量為0.002mol·L-1×0.035L×5×278g·mol－1×4=0.3892g=389.2mg，因此該補鐵劑中鐵元素含量合格。