Question

1．某小組以廢鐵屑、稀硫酸、飽和（NH₄）₂ SO₄溶液為原料，經過一系列反應和操作后，合成了淺藍綠色晶體X，為確定其組成，進行如下實驗：
Ⅰ．結晶水的測定：稱取7.84g淺藍綠晶體，加熱至100℃失去結晶水，冷卻至室溫后，稱重，質量為5.68g．
Ⅱ．NH${\;}_{4}^{+}$的測定：將上述5.68g固體置于如圖所示的三頸瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入氦氣，用40.00mLlmol•L^-1的硫酸溶液吸收產生氨氣．蒸氨結束后取下按收瓶，用2mol•L^-1NaOH標準溶液滴定過剩的硫酸．到終點時消耗20.00mLNaOH溶液．
Ⅲ．鐵元素的測定：將上述實驗結束后三頸瓶中的溶液全部倒入錐形瓶中，向其中加入適量3%H₂O₂的溶液，充分振蕩后濾出沉淀，洗凈、干燥、灼燒后；測得其質量為1.6g．回答下列問題：
（1）在實驗Ⅰ中，不需要用到的實驗儀器是AD（填正確答案標號）
A．燒杯　　　　B．托盤天平　　　　C．坩堝　　　　　D．蒸發(fā)皿
E．酒精燈　　　　F．干燥器　　　　
（2）在實驗Ⅱ中，通入氮氣的目的是將溶液中的氨全部蒸出．
（3）在實驗Ⅱ中，用NaOH標準溶液滴定過剩的硫酸時，應使用堿式滴定管；使用的最佳指示劑為甲基橙（選填“酚酞”或“甲基橙”）
（4）在實驗中，檢驗沉淀是否洗凈的方法是取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經洗凈．
（5）根據上述實驗數據計算，該淺藍綠晶體的化學式為FeSO₄•（NH₄）₂ SO₄•6H₂O 或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．三頸瓶中發(fā)生反應的離子方程式為2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）稱量用托盤天平，在坩堝中用酒精燈加熱至100℃失去結晶水，然后在干燥器中冷卻；
（2）實驗Ⅱ的目的是測定銨根離子的含量，銨根離子含量根據氨氣的量測定，將氨氣全部趕出需通入氮氣；
（3）堿只能盛放在堿式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中；NaOH溶液和H₂SO₄溶液恰好反應后呈中性，可以選擇酸性或堿性變色范圍內的指示劑；
（4）溶液中存在硫酸銨，可用硝酸酸化的硝酸鋇溶液檢驗最后一次洗滌液中是否存在硫酸根離子，以判斷沉淀是否洗凈；
（5）7.84g淺藍綠晶體，加熱后，稱重，質量為5.68g，根據質量差求出水的質量及其物質的量，根據反應式2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O求出剩余硫酸的物質的量，根據反應式2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄求出與氨氣反應的硫酸的物質的量，據此求出與硫酸反應的氨氣的物質的量，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，測得其質量為1.6g為氧化鐵，根據以上所求數據得出n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（（SO₄^2-）：n（H₂O）=2：1：2：6，據此求出該淺藍綠晶體的化學式，亞鐵離子和銨根離子和氫氧根反應生成氫氧化亞鐵，據此書寫離子反應方程式．

解答 解：（1）結晶水的測定：稱量需要托盤天平（G），加熱需要酒精燈（E）、坩堝（C）、鐵架臺帶鐵圈（B）、玻璃棒、干燥時需干燥器（F）等，無須用燒杯（A）、蒸發(fā)皿（D），
故答案為：AD；
（2）實驗Ⅱ的目的是測定銨根離子的含量，通過銨根離子和堿反應生成的氨氣的量測定，NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，根據將氨氣全部趕出，減小誤差需通入氮氣，
故答案為：將溶液中的氨全部蒸出；
（3）堿只能盛放在堿式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，所以用NaOH標準溶液確定過剩的H₂SO₄時，應使用堿式滴定管盛放NaOH溶液；NaOH溶液和鹽酸溶液恰好反應后呈中性，可以選擇酸性或堿性變色范圍內的指示劑，甲基橙為酸性變色指示劑、酚酞為堿性變色指示劑，所以可以選取甲基橙，
故答案為：堿；甲基橙；
（4）溶液中存在硫酸銨，若未洗凈，加入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，有白色沉淀生成，所以檢驗沉淀是否洗凈的方法是：取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經洗凈；
（5）由題給數據可知7.84g摩爾鹽中m（H₂O）=7.84g-5.68g=2.16g，n（H₂O）=$\frac{2.16g}{18g/mol}$=0.12mol，消耗氫氧化鈉的物質的量是n=cv=lmol•L^-1×40.00mL=0.04mol，則根據反應式2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O可知：剩余硫酸的物質的量是2mol•L^-1×20.00mL×$\frac{1}{2}$=0.02mol，則根據反應式2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄可知：與氨氣反應的硫酸的物質的量是0.04mol-0.02mol=0.02mol，則與硫酸反應的氨氣的物質的量是0.02mol×2=0.04mol，生成的m（NH₃）=0.68g，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，測得其質量為1.6g為氧化鐵，m（Fe₂O₃）=1.6g，n（Fe₂O₃）=$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol，則m（NH₄⁺）=0.04mol×18g/mol=0.72g，m（Fe²⁺）=0.02mol×56g/mol=1.12g，則m（SO₄^2-）=7.84g-2.16g-0.72g-1.12g=3.84g，n（SO₄^2-）=$\frac{3.84g}{96g/mol}$=0.04mol，所以n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.04mol：0.02mol：0.04mol：0.12mol=2：1：2：6，該淺藍綠晶體的化學式為FeSO₄•（NH₄）₂ SO₄•6H₂O 或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，三頸瓶中亞鐵離子和銨根離子和氫氧根反應生成氫氧化亞鐵，反應為：2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：FeSO₄•（NH₄）₂ SO₄•6H₂O 或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O；2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O．

點評 本題主要考查了晶體組成的測定，同時考查了實驗知識，主要是實驗過程分析判斷，質量分數的測定，熟練基本實驗操作和掌握物質組成的測定方法，弄清實驗原理是解題的關鍵，題目難度中等．