Question

12．（NH₄）₂Fe（SO₄）₂俗稱莫爾鹽，其常見的制備工藝流程如下：

（l）已知流程中鐵粉制備反應(yīng)如下：
4H₂O（g）+3Fe（s）?Fe₃O₄（s）+4H₂（g）△H=a kJ/mol
Fe₃O₄（s）=3Fe（s）+2O₂（g）△H=b kJ/mol
則光解氣態(tài)水制備H₂的熱化學(xué)方程式為H₂O（g）=H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=$\frac{1}{4}$（a+b）kJ/mol．
（2）步驟I中加水發(fā)生如下反應(yīng)，請完善該反應(yīng)：TiO²⁺+2H₂O?2H⁺+H₂TiO₃↓；該步驟加入鐵粉的作用是①防止Fe²⁺ 被氧化成Fe³⁺；
②消耗溶液中的H⁺促進(jìn)TiO²⁺水解．
（3）步驟Ⅳ生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，其化學(xué)反應(yīng)方程式為（NH₄）₂SO₄+FeSO₄=（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；寫出（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液中各離子溶度由大到小的順序：C（SO₄^2-）＞C（NH₄⁺）＞C（Fe²⁺）＞C（H⁺）＞C（0H^-）
（4）已知在潮濕空氣中Fe（OH）₂比FeCl₂更易被氧化．據(jù)此分析（NH₄）₂Fe（SO₄）₂比FeSO₄穩(wěn)定的原因是由題意可知二價鐵離子在堿性條件下更易被氧化，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂水解后的酸性強(qiáng)于FeSO₄，則（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的還原性小于FeSO₄，所以更穩(wěn)定．
（5）室溫時Fe（OH）₃的懸濁液中存在Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq） Ksp[Fe（OH）₃]=8ⅹ10^-32若此懸濁液中 c（Fe³⁺）=0.08mol•L^-1則溶液的pH等于4．

Answer 1

分析 FeSO₄（含有TiOSO₄）中加水和過量鐵粉，TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀，過濾得到的濾渣為H₂TiO₃，濾液為硫酸亞鐵溶液，在濾液中加（NH₄）₂SO₄，生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，對溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾即可得到（NH₄）₂Fe（SO₄）₂晶體；
（1）把已知的熱化學(xué)方程式相加即得到水分解的熱化學(xué)方程式；
（2）TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀；Fe粉能防止亞鐵離子被氧化，F(xiàn)e消耗氫離子能促進(jìn)TiO²⁺水解；
（3）在FeSO₄溶液中加（NH₄）₂SO₄會生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液中亞鐵離子和銨根離子均能水解，溶液顯酸性；
（4）由題中信息可知亞鐵離子在堿性條件下易被氧化；
（5）根據(jù)Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）計算氫氧根離子的濃度，然后求出pH．

解答 解：FeSO₄（含有TiOSO₄）中加水和過量鐵粉，TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀，過濾得到的濾渣為H₂TiO₃，濾液為硫酸亞鐵溶液，在濾液中加（NH₄）₂SO₄，生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，對溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾即可得到（NH₄）₂Fe（SO₄）₂晶體；
（1）①4H₂ O（g）+3Fe（s）═Fe₃O₄（s）+4H₂（g）△H=a kJ/mol
②Fe₃O₄（s）=3Fe（s）+2O₂（g）△H=b kJ/mol
由蓋斯定律：（①+②）×$\frac{1}{4}$得H₂ O（g）=H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=$\frac{1}{4}$×（a+b）=$\frac{1}{4}$（a+b）kJ/mol，
故答案為：H₂ O（g）=H₂（g）+$\frac{1}{2}$O₂（g）△H=$\frac{1}{4}$（a+b）kJ/mol；
（2）TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀，其水解的離子方程式為TiO²⁺+2H₂O═2H⁺+H₂TiO₃↓；亞鐵離子在溶液中易被氧化，加Fe粉能防止亞鐵離子被氧化，F(xiàn)e消耗溶液中的氫離子能促進(jìn)TiO²⁺水解，
故答案為：TiO²⁺；防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺；消耗溶液中的H⁺促進(jìn)TiO²⁺水解；
（3）在FeSO₄溶液中加（NH₄）₂SO₄會生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，其反應(yīng)方程式為：（NH₄）₂SO₄+FeSO₄=（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液中亞鐵離子和銨根離子均能水解，溶液顯酸性，則離子溶度由大到小的順序：C（SO₄^2-）＞C（NH₄⁺）＞C（Fe²⁺）＞C（H⁺）＞C（0H^-）；
故答案為：（NH₄）₂SO₄+FeSO₄=（NH₄）₂Fe（SO₄）₂； C（SO₄^2-）＞C（NH₄⁺）＞C（Fe²⁺）＞C（H⁺）＞C（0H^-）；
（4）已知在潮濕空氣中Fe（OH）₂比FeCl₂更易被氧化，說明二價鐵離子在堿性條件下易被氧化，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂在溶液中電離出來的銨根離子和二價鐵離子均發(fā)生水解，水解后的溶液的酸性強(qiáng)于FeSO₄，則（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的還原性小于FeSO₄，所以更穩(wěn)定；
故答案為：由題意可知二價鐵離子在堿性條件下更易被氧化，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂水解后的酸性強(qiáng)于FeSO₄，則（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的還原性小于FeSO₄，所以更穩(wěn)定；
（5）室溫時Fe（OH）₃的懸濁液中存在Fe（OH）₃（s）?Fe³⁺（aq）+3OH^-（aq） Ksp[Fe（OH）₃]=8ⅹ10^-32若此懸濁液中 c（Fe³⁺）=0.08mol•L^-1，Ksp[Fe（OH）₃]=c（Fe³⁺）×c³（OH^-）=0.08×c³（OH^-）=8×10^-32，則c（OH^-）=10^-10mol/L，所以c（H⁺）=10^-4mol/L，則pH=4，
故答案為：4．

點(diǎn)評 本題考查了蓋斯定律的應(yīng)用、物質(zhì)的制備、物質(zhì)的分離、溶度積常數(shù)的有關(guān)計算等，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰Φ目疾�，分析流程掌握物質(zhì)性質(zhì)和實驗基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度中等．