Question

20．硫酸亞鐵銨又稱莫爾鹽，是淺綠色晶體．它在空氣中比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，是常用的Fe²⁺試劑．某實驗小組利用工業(yè)廢鐵屑制取莫爾鹽，并測定其純度．
已知：
①

	10	20	30	40	50	70
（NH4）2SO4	73.3	75.4	78.0	81.0	84.5	91.9
FeSO4•7H2O	40.0	48.0	60.0	73.3	-	-
（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O	18.1	21.2	24.5	27.9	31.3	38.5

②莫爾鹽在乙醇溶劑中難溶．
Ⅰ．莫爾鹽的制取

試分析：
（1）步驟2中加熱方式 （填“直接加熱”“水浴加熱”或“沙浴”）；必須在鐵屑少量剩余時，進行熱過濾，其原因是防止Fe²⁺被氧化，同時熱過濾可防止硫酸亞鐵以晶體形式析出．
（2）步驟3中包含的實驗操作名稱加熱濃縮、冷卻結晶．
（3）產品莫爾鹽最后用b洗滌（填字母編號）．
a．蒸餾水    b．乙醇   c．濾液
Ⅱ．為測定硫酸亞鐵銨（NH₄）₂SO₄FeSO₄6H₂O晶體純度，某學生取m g硫酸亞鐵銨樣品配制成500mL溶液，根據物質組成，甲、乙、丙三位同學設計了如下三個實驗方案，請回答：
（甲）方案一：取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液用0.1000molL ^-1的酸性KMnO₄溶液分三次進行滴定．
（乙）方案二：取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液進行如下實驗．

（1）若實驗操作都正確，但方案一的測定結果總是小于方案二，其可能原因為Fe²⁺已被空氣部分氧化，驗證推測的方法為：取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說明Fe²⁺已被空氣部分氧化．
（丙）方案三：（通過NH ₄⁺測定）實驗設計圖如下所示．取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液進行該實驗．

（2）①裝置乙（填“甲”或“乙”）較為合理，判斷理由是甲裝置會出現倒吸．量氣管中最佳試劑是 （填字母編號．如選“乙”則填此空，如選“甲”此空可不填）．
a．水 b．飽和NaHCO₃溶液    c．CCl₄
②若測得NH₃的體積為V L（已折算為標準狀況下），則該硫酸亞鐵銨晶體的純度為$\frac{392V×25}{44.8m}$×100%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）水浴加熱便于控制溫度；亞鐵離子易被氧化，少量鐵還原氧化生成的Fe³⁺；FeSO₄在溫度低時溶解度較小；
（2）從濾液到得到晶體需要加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌干燥等過程；
（3）乙醇易揮發(fā)，少量酒精來洗去晶體表面雜質；
Ⅱ．（1）亞鐵離子具有還原性，易被氧化；檢驗亞鐵離子的氧化產物鐵離子；
（2）①根據氨氣的溶解性和裝置特點分析；
②根據氨氣的體積計算氨氣的物質的量，根據N守恒計算出硫酸亞鐵銨的質量，進而計算質量分數．

解答 解：Ⅰ．（1）步驟二實驗需要溫度為：70～75℃，采用水浴加熱便于控制溫度；亞鐵離子易被氧化，少量鐵可還原氧化生成的Fe³⁺，減少產物中的Fe³⁺雜質，如果不趁熱過濾就會有FeSO₄•7H₂O析出；
故答案為：水浴加熱；防止Fe²⁺被氧化，同時熱過濾可防止硫酸亞鐵以晶體形式析出；
（2）從濾液到得到晶體需要加熱濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌干燥等過程，故答案為：加熱濃縮、冷卻結晶；
（3）乙醇易揮發(fā)，用少量酒精來洗去晶體表面雜質，用水會使摩爾鹽溶解損失，用濾液會帶入雜質，故答案為：b；
Ⅱ．（1）亞鐵離子具有還原性，易被氧化成鐵離子，故測得硫酸亞鐵銨濃度偏小；可檢驗亞鐵離子的氧化產物鐵離子，具體操作為：取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說明Fe²⁺已被空氣部分氧化；
故答案為：Fe²⁺已被空氣部分氧化；取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說明Fe²⁺已被空氣部分氧化；
（2）①氨氣易溶于水，不能用排水法收集，甲裝置中導管伸入液面下，易倒吸，用排水法，不合理；乙裝置中導管在液面以上，符合排液體收集氣體要求，量氣管中液體應不能溶解氨氣，氨氣易溶于水和飽和碳酸鈉溶液，難溶于四氯化碳，故用排四氯化碳法收集；
故答案為：乙；甲裝置會出現倒吸；c；
②VL氨氣的物質的量為：$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，
m g硫酸亞鐵銨樣品中含N的物質的量為 $\frac{500ml}{20ml}$mol=$\frac{25V}{22.4}$mol，
硫酸亞鐵銨的純度為：$\frac{\frac{25V}{22.4}×\frac{1}{2}mol×392g/mol}{mg}$×100%=$\frac{392V×25}{44.8m}$×100%，
故答案為：$\frac{392V×25}{44.8m}$×100%．

點評 本題考查制備實驗方案的設計，綜合性較強，注意結合題給信息和裝置特點及物質的性質分析，題目難度中等．