Question

15．已知：①銅礦礦石中含有Cu₂（OH）₂CO₃及含鐵元素的雜質(zhì)；
②黃銨鐵礬的化學式為（NH₄）_xFe_y（SO₄）_m（OH）_n，其中鐵為+3價．
某興趣小組利用該銅礦石制黃銨鐵礬的流程如下：

（1）以氧化物的形式表示Cu₂（OH）₂CO₃的組成為2CuO•H₂O•CO₂，1mol Cu₂（OH）₂CO₃與稀H₂SO₄反應時消耗H₂SO₄物質(zhì)的量為2mol．
（2）該小組為測定黃銨鐵礬的組成，進行了如下實驗：
a．稱取m g樣品，加鹽酸完全溶解后，將所得溶液分為兩等份；
b．向一份中加入足量NaOH溶液并加熱，收集到標況下56.00mL的氣體（假設氣體全部逸出）．將所得沉淀過濾、洗滌、灼燒至恒重，得到紅色粉末0.600g．
c．向另一份中加足量BaCl₂溶液充分反應后，過濾、洗滌、干燥得沉淀1.165g．
①黃銨鐵礬中NH₄⁺與SO₄^2-的個數(shù)比為1：2．
②通過計算確定黃銨鐵礬的化學式（寫出計算過程）NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆．

Answer 1

分析 銅礦與硫酸反應得到硫酸銅，過濾除去不溶物，濾液中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，調(diào)節(jié)溶液pH、加入過氧化氫將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入硫酸銨得到硫酸銅與黃銨鐵礬．
（1）改寫成氧化物時注意元素原子數(shù)目之比不變；Cu₂（OH）₂CO₃與稀H₂SO₄反應生成CuSO₄、二氧化碳與水，由守恒可知n（H₂SO₄）=n（H₂SO₄）=2n[Cu₂（OH）₂CO₃]
（2）用鹽酸溶解分成兩等份，向一份中加入足量NaOH溶液并加熱生成氣體為氨氣，得到沉淀為氫氧化鐵，灼燒得到紅色粉末為氧化鐵，向另一份中加足量BaCl₂溶液充分反應后，過濾、洗滌、干燥得沉淀1.165g為硫酸鋇，計算氨氣、氧化鐵、硫酸鋇物質(zhì)的量，根據(jù)守恒計算n（NH₄⁺）、n（Fe³⁺）、n（SO₄^2-），再根據(jù)電荷守恒計算 n（OH^-）．

解答 解：銅礦與硫酸反應得到硫酸銅，過濾除去不溶物，濾液中含有Cu²⁺、Fe²⁺、Fe³⁺，調(diào)節(jié)溶液pH、加入過氧化氫將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，再加入硫酸銨得到硫酸銅與黃銨鐵礬．
（1）Cu₂（OH）₂CO₃改寫成氧化物形式為：2CuO•H₂O•CO₂，Cu₂（OH）₂CO₃與稀H₂SO₄反應生成CuSO₄、二氧化碳與水，由守恒可知n（H₂SO₄）=n（H₂SO₄）=2n[Cu₂（OH）₂CO₃]=2mol，
故答案為：2CuO•H₂O•CO₂；2mol；
（2）用鹽酸溶解分成兩等份，向一份中加入足量NaOH溶液并加熱生成氣體為氨氣，得到沉淀為氫氧化鐵，灼燒得到紅色粉末為氧化鐵，向另一份中加足量BaCl₂溶液充分反應后，過濾、洗滌、干燥得沉淀1.165g為硫酸鋇，
氨氣為$\frac{0.056L}{22.4L/mol}$=0.0025mol，則n（NH₄⁺）=0.0025 mol，
氧化鐵物質(zhì)的量為$\frac{0.6g}{160g/mol}$=0.00375mol，則n（Fe³⁺）=2×0.00375mol=0.0075 mol，
硫酸鋇物質(zhì)的量為$\frac{1.165g}{233g}$=0.005mol，則n（SO₄^2-）=0.005 mol，
由電荷守恒，則n（OH^-）=0.0025mol+0.0075mol×3-0.005mol×2=0.015 mol，
①黃銨鐵礬中NH₄⁺與SO₄^2-的個數(shù)比為0.0025mol：0.005mol=1：2，
故答案為：1：2；．
②黃銨鐵礬中n（NH₄⁺）：n（Fe³⁺）：n（SO₄^2-）：n（OH^-）=0.0025mol：0.0075mol：0.005mol：0.015 mol=1：3：2：6，故黃銨鐵礬的化學式為：NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆，
故答案為：NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆．

點評 本題考查物質(zhì)制備與組成測定，關(guān)鍵是明確反應原理，（2）中關(guān)鍵是利用電荷守恒氫氧根離子的物質(zhì)的量是，難度中等．