Question

【題目】某淺綠色晶體X[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O]在分析化學(xué)中常用作還原劑. 為確定其組成，某小組同學(xué)進行如下實驗．

I．NH4+的測定

采用蒸餾法，蒸餾裝置如圖所示。

相關(guān)的實驗步驟如下：

①準確稱取58.80g晶體X，加水溶解后，將溶液注入三頸燒瓶中；

②準確量取50.00mL3.0300molL-1H2SO4溶液于錐形瓶中；

③向三頸燒瓶中加入足量NaOH溶液，通入氮氣，加熱，蒸氨結(jié)束后取下錐形瓶；

④用0.120molL-1NaOH標準溶液滴定錐形瓶中過量的硫酸，滴定終點時消耗25.00mL NaOH標準溶液．

（1）儀器M的名稱為__________。

（2）步驟③中，發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。蒸氨結(jié)束后，為了減少實驗誤差,還需要對直形冷凝管進行“處理”，“處理”的操作方法是_____________。

（3）步驟④中，若振蕩時錐形瓶中有液體濺出，則所測得的n(NH4+)的值將______(填“偏大”“偏小”或“不變”)。

II.SO42-含量的測定

采用重量分析法，實驗步驟如下:

①另準確稱取58.80g晶體X 于燒杯中，加水溶解，邊攪拌邊加入過量的BaCl2溶液；

②將得到的溶液用無灰濾紙(灰分質(zhì)量很小,可忽略)過濾，洗滌沉淀3~4次；

③用濾紙包裹好沉淀取出，灼燒濾紙包至濾紙完全灰化；

④繼續(xù)灼燒沉淀至恒重、稱量，得沉淀質(zhì)量為69.90g。

（4）步驟①中,判斷BeCl 溶液已過量的實驗操作和現(xiàn)象是___________。

（5）步驟②中,采用冷水洗讓沉淀,其主要目的是___________。

（6）結(jié)合實驗Ⅰ、Ⅱ通過計算得出晶體X的化學(xué)式為__________。實驗I 的步驟①中,溶液中離子溶度由大到小的順序為___________。

Answer 1

【答案】 分液漏斗 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 用蒸餾水沖洗冷凝管內(nèi)通道2~3 次，將洗滌液注入錐形瓶中 偏大 待濁液分層后,取出上層清液少許于試管中，向試管中加入1~2滴BaCl2溶液,若無白色渾濁出現(xiàn)，則說明BaCl2溶液已過量(答滴加Na2SO4溶液，出現(xiàn)白色渾濁現(xiàn)象也給分) 盡可能減少沉淀的溶解損失，減小實驗誤差 (NH4)2SO4FeSO46H2O c(SO42-)>c(NH4+)>c(Fe2+ )>c(H+)>c(OH-)

【解析】I．（1）儀器M的名稱為分液漏斗；正確答案：分液漏斗。

(2)亞鐵離子與氫氧根離子反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀，通入氧氣后，被氧化為氫氧化鐵；化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；蒸氨結(jié)束后，直形冷凝管中會殘留一些液氨，會對測定結(jié)果產(chǎn)生影響；因此為了減少實驗誤差,還需要對直形冷凝管進行“處理”，“處理”的操作方法是用蒸餾水沖洗冷凝管內(nèi)通道2~3次，將洗滌液注入錐形瓶中；正確答案：用蒸餾水沖洗冷凝管內(nèi)通道2~3次，將洗滌液注入錐形瓶中。

(3)步驟④中，若振蕩時錐形瓶中有液體濺出，消耗氫氧化鈉的量減小，則測定錐形瓶內(nèi)溶液中剩余的硫酸的量減小，與氨氣反應(yīng)的硫酸的量增多，造成所測n(NH4+)的量偏大；正確答案：偏大。

II. （4）判斷氯化鋇是否過量，可以在上層清液中繼續(xù)滴加氯化鋇，若沒有新的沉淀生成則說明溶液中沒有硫酸根離子，即氯化鋇已經(jīng)過量；正確答案：待濁液分層后，在上層清液中加入1～2滴BaCl2溶液，無白色渾濁出現(xiàn)，則BaCl2溶液已過量；

(5) 用冷水洗滌可以減少固體的溶解，用硫酸洗滌會使沉淀上附著硫酸根離子，濾液中也含有硫酸根離子，所以不能用硫酸溶液洗滌沉淀，應(yīng)該選用冷水洗滌，其主要目的是盡可能減少沉淀的溶解損失，減小實驗誤差；正確答案：盡可能減少沉淀的溶解損失，減小實驗誤差。

(6) 與NaOH反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量為n（H2SO4）=1/2n(NaOH)=1/2×0.04×0.025=0.0005 mol；與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量為：0.05×1.0100×1/2×0.0400×0.02500=0.05mol，則氨氣的物質(zhì)的量n（NH3）=2n（H2SO4）=0.1mol；19.60g晶體X于燒杯中，加水溶解，邊攪拌邊加入過量的 BaCl2溶液，得到硫酸鋇沉淀23.30g，則n（SO42-）=23.3/233=0.1 mol，19.6×2x /(132x+152y+18z)=0.1，19.6×(x+y)/(132x+152y+18z)=0.1，則x+y=2x，即x=y，令x=1，則19.6×2/(132+152+18 z)=0.1， 則z=6， 即x=1，y=1，z=6，則其化學(xué)式為（NH4）2SO4FeSO46H2O；令x=2，則19.6×4/(132×2+152×2+18 z)=0.1， 則z=1.21，不符合；所以晶體X的化學(xué)式為(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O；將晶體(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 加水溶解后，銨根離子、亞鐵離子水解顯酸性，相互抑制水解，但是銨根離子濃度起點大，所以c(NH4+)>c(Fe2+)；又由于硫酸根離子不水解，所以c(SO42-)>c(NH4+)；實驗I的步驟①中,溶液中離子溶度由大到小的順序c(SO42-)>c(NH4+)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)；正確答案：(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O；c(SO42-)>c(NH4+)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)。