Question

【題目】新型電池在飛速發(fā)展的信息技術中發(fā)揮著越來越重要的作用。

Li2FeSiO4是極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦弯囯x子電池電極材料，在蘋果的幾款最新型的產(chǎn)品中已經(jīng)有了一定程度的應用。其中一種制備Li2FeSiO4的方法為：

固相法：2Li2SiO3＋FeSO4＝Li2FeSiO4＋Li2SO4＋SiO2

某學習小組按如下實驗流程制備Li2FeSiO4并測定所得產(chǎn)品中Li2FeSiO4的含量。

實驗（一）制備流程：

實驗（二）Li2FeSiO4含量測定：

從儀器B中取20.00mL溶液至錐形瓶中，另取0.20molL－1的酸性KMnO4標準溶液裝入儀器C中，用氧化還原滴定法測定Fe2＋含量，雜質不與酸性KMnO4標準溶液反應。經(jīng)4次滴定，每次消耗KMnO4溶液的體積如下：

實驗序號	1	2	3	4
消耗KMnO4溶液體積	20.00mL	19.98mL	22.40mL	20.02mL

（1）實驗（二）中的儀器名稱：儀器B____，儀器C____。

（2）制備Li2FeSiO4時必須在惰性氣體氛圍中進行，其原因是____。

（3）在操作Ⅰ時，所需用到的玻璃儀器中，除了普通漏斗、燒杯外，還需____；

（4）操作Ⅱ的步驟是：__、__、過濾、洗滌。

（5）還原劑A可用SO2，寫出該反應的離子方程式____，此時后續(xù)處理的主要目的是____。

（6）滴定終點時現(xiàn)象為____；根據(jù)滴定結果，可確定產(chǎn)品中Li2FeSiO4的質量分數(shù)為____；若滴定前滴定管尖嘴處有氣泡，滴定后消失，會使測得的Li2FeSiO4含量____(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。

Answer 1

【答案】100mL容量瓶酸式滴定管防止二價鐵被氧化玻璃棒蒸發(fā)濃縮冷卻結晶SO2＋2Fe3+＋2H2O＝2Fe2+＋SO42-＋4H+除去過量的SO2，以免影響后面Fe2+的測定溶液變?yōu)樽霞t色，且半分鐘內不變色81%偏高

【解析】

實驗(一)制備流程：廢鐵屑加入稀硫酸過濾得到溶液中通過蒸發(fā)濃縮，降溫結晶，過濾洗滌得到FeSO47H2O，隔絕空氣加熱分計算得出到硫酸亞鐵固體，和Li2SiO3反應得到Li2FeSiO4；
實驗(二) Li2FeSiO4含量測定：取20.00g產(chǎn)品灼燒后加入足量稀硫酸溶解溶液轉移到燒杯中，加入足量還原劑A可用SO2，還原鐵離子為亞鐵離子，加熱煮沸除去過量的SO2，以免影響后面Fe2+的測定，轉移到儀器B為100mL容量瓶中配制得到準確體積和濃度的溶液，從儀器B中取20.00mL溶液至錐形瓶中，另取0.20molL－1的酸性KMnO4標準溶液裝入儀器C中，用氧化還原滴定法測定Fe2+含量。相關反應為：MnO4-＋5Fe3+＋8H+＝Mn2++5Fe2+＋4H2O，雜質不與酸性KMnO4標準溶液反應，測定溶液體積，結合化學方程式定量關系計算，以此分析解答。

(1) 實驗二中儀器B為配制溶液需要的容量瓶，得到含Fe2+離子的溶液100mL，需要儀器為100mL容量瓶，儀器C中為滴定實驗所用的標準溶液，標準溶液為高錳酸鉀溶液具有氧化性能腐蝕橡膠管，需要盛放在酸式滴定管中，名稱為酸式滴定管，
因此，本題正確答案是：100mL容量瓶；酸式滴定管；
（2）固相法中制備Li2FeSiO4的過程必須在惰性氣體氛圍中進行，因為亞鐵離子具有還原性，易被氧化，所以惰性氣體氛圍中是為了防止亞鐵離子被氧化，
因此，本題正確答案是：防止二價鐵被氧化；
（3）操作Ⅰ是分離固體和溶液的方法需要過濾，結合過濾裝置選擇儀器有普通漏斗、燒杯、玻璃棒，

因此，本題正確答案是：玻璃棒；

（4）操作Ⅱ是溶液中得到硫酸亞鐵晶體的實驗操作,蒸發(fā)濃縮,降溫結晶，過濾洗滌得到，
因此，本題正確答案是：蒸發(fā)濃縮；降溫結晶；

（5）還原劑A可用SO2，二氧化硫具有還原性被鐵離子氧化為硫酸，反應的離子方程式為：SO2＋2Fe3+＋2H2O＝2Fe2+＋SO42-＋4H+，此時后續(xù)操作應除去過量的SO2以免影響后面Fe2+的測定，
因此，本題正確答案是：SO2＋2Fe3+＋2H2O＝2Fe2+＋SO42-＋4H+；除去過量的SO2，以免影響后面Fe2+的測定；
（6）滴定實驗反應終點的判斷是依據(jù)高錳酸鉀溶液滴入最后一滴溶液呈紫紅色且半分鐘不變化，從儀器B中取20.00mL溶液至錐形瓶中，另取0.2000mol·L-1的酸性KMnO4標準溶液裝入儀器C中，用氧化還原滴定法測定Fe2+含量。相關反應為：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，雜質不與酸性KMnO4標準溶液反應．消耗高錳酸鉀溶液體積第3次誤差較大舍去，計算平均消耗溶液體積，結合離子反應的定量關系計算，V(標準)=ml=20.00ml，鐵元素守恒計算

MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

5Li2FeSiO4～5Fe2+～MnO4-，

5 1

n 0.2000mol/L×0.020L

n=0.0200mol。

100ml溶液中含物質的量=0.0200mol×=0.1000mol，

產(chǎn)品中Li2FeSiO4的質量分數(shù)=×100%=81%，

滴定前酸式滴定管尖端氣泡未排除，滴定后氣泡消失，會造成V(標準)偏大，會造成c(待測)偏高，

因此，本題正確答案是：溶液變?yōu)樽霞t色，且半分鐘內不變色；81%；偏高。