Question

【題目】【貴州省貴陽(yáng)市2017屆高三2月適應(yīng)性考試（一）】硫酸亞鐵銨［(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O］俗稱莫爾鹽，是淺綠色晶體，可溶于水，在100℃～110℃時(shí)分解，常用作定量分析中的標(biāo)準(zhǔn)試劑。某化學(xué)小組以廢鐵屑為原料在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究——制備硫酸亞鐵銨并檢驗(yàn)其純度，過(guò)程如下:

I.制備硫酸亞鐵銨

請(qǐng)回答下列問題：

(1)步驟l的作用是_________。（用離子方程式及必要的文字說(shuō)明）；

(2)步驟2中所加硫酸需過(guò)量，且不宜等到鐵屑完全反應(yīng)后才過(guò)濾，其中蘊(yùn)含的道理是_______________；

II.測(cè)定硫酸亞鐵銨的純度

稱取mg實(shí)驗(yàn)室制備的硫酸亞鐵銨樣品，配成500ml溶液，取25. 00mL硫酸亞鐵按溶液，用0 . 1mol/L的酸性KMnO4溶液進(jìn)行滴定，再重復(fù)滴定兩次。

(3)配制(NH4)2SO4·FeSO4溶液所用的蒸餾水，通常需加熱煮沸一段時(shí)間后，冷卻至室溫再使用，這樣操作的好處是___________________；

(4)滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為___________________；

(5)滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為 ___________________；

(6)三次滴定測(cè)得酸性KMnO4溶液的用量平均值為VmL，則硫酸亞鐵銨樣品的純度為__________；

(7)化學(xué)小組分析發(fā)現(xiàn)這種檢測(cè)純度的方法不夠準(zhǔn)確，目前處理氮氧化物污染的方法有多種,請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)一種檢測(cè)方案________________。

Answer 1

【答案】（1）Na2CO3溶液水解顯堿性便于除去鐵屑表面的油污，CO32-+H2OHCO3-+OH-

（2）硫酸過(guò)量可抑制Fe2+水解，反應(yīng)未結(jié)束時(shí)還有鐵屑可防止Fe2+氧化

（3）除去水中的氧氣，防止Fe2+被氧化

（4）MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

（5）滴入最后一滴KMnO4溶液時(shí)，錐形瓶?jī)?nèi)溶液變?yōu)樽仙�，�?0s內(nèi)不褪去

（6）×100%

（7）通過(guò)測(cè)定SO42-的物質(zhì)的量或NH4+的物質(zhì)的量來(lái)計(jì)算硫酸亞鐵銨的量

【解析】廢鐵屑在碳酸鈉溶液中洗滌除去表面的油污，小火加熱用傾析法分離洗滌鐵屑，加入稀硫酸溶液水浴加熱、趁熱過(guò)濾，得到濾液中加入一定量硫酸銨固體，溶液表面出現(xiàn)晶膜時(shí)，停止加熱，蒸干時(shí)溶液中的雜質(zhì)離子會(huì)被帶入晶體中，溫度過(guò)高晶體分解被空氣中氧氣氧化，采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)減壓過(guò)濾(或抽濾)等得到較為干燥的晶體。

(1)Na2CO3溶液中CO32-水解CO32-+H2OHCO3-+OH-，使Na2CO3溶液呈堿性，Na2CO3的主要作用是除去鐵屑表面的油污，故答案為：Na2CO3溶液水解顯堿性便于除去鐵屑表面的油污，CO32-+H2OHCO3-+OH-；(2)亞鐵離子水解的方程式是：Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+；過(guò)量硫酸溶液中的氫離子會(huì)抑制Fe2+的水解，F(xiàn)e2+易被氧化為Fe3+，氧化的Fe3+與Fe發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+=3Fe2+，反應(yīng)未結(jié)束時(shí)還有鐵屑可防止Fe2+被氧化為Fe3+，故答案為：硫酸過(guò)量可抑制Fe2+水解，反應(yīng)未結(jié)束時(shí)還有鐵屑可防止Fe2+氧化；(3)水中溶有一定的氧氣，氧氣具有氧化性，(NH4)2Fe(SO4)2溶液中含有亞鐵離子，F(xiàn)e2+易被氧化，配制(NH4)2Fe(SO4)2溶液所用的蒸餾水，通常需加熱煮沸一段時(shí)間后，冷卻至室溫再使用，這樣操作可除去水中的氧氣，防止Fe2+被氧化，故答案為：除去水中的氧氣，防止Fe2+被氧化；(4)高錳酸鉀與Fe2+的反應(yīng)是MnO4-～Mn2+～5e-；Fe2+～Fe3+～e-；依據(jù)電子守恒，鐵離子和亞鐵離子前乘5，依據(jù)原子守恒和電荷守恒得到反應(yīng)的離子方程式為：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O；故答案為：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O；(5)MnO4-為紫色，滴定終點(diǎn)時(shí)，加入最后一滴酸性高錳酸鉀溶液的紫色不褪去，溶液由無(wú)色被紫色且30s內(nèi)無(wú)變化，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)，故答案為：滴入最后一滴KMnO4溶液時(shí)，錐形瓶?jī)?nèi)溶液變?yōu)樽仙�，�?0s內(nèi)不褪去；(6)三次滴定測(cè)得酸性KMnO4溶液的用量平均值為VmL，消耗KMnO4的物質(zhì)的量為V×10-3L×0.1000molL-1=V×10-4mol，MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，n(Fe2+)=5V×10-4mol，則(NH4)2SO4FeSO46H2O的質(zhì)量為5V×10-4mol×392g/moL，硫酸亞鐵銨樣品的純度為 ×100%= ×100%，故答案為：×100%；(7)亞鐵離子易被氧化，通過(guò)亞鐵離子量的測(cè)定，計(jì)算(NH4)2SO4FeSO46H2O的物質(zhì)的量不準(zhǔn)確，但硫酸根離子不被氧化，銨根離子在溶液中也不易被氧化，所以通過(guò)測(cè)定硫酸根離子的物質(zhì)的量或銨根離子的物質(zhì)的量來(lái)計(jì)算硫酸亞鐵銨的量，故答案為：通過(guò)測(cè)定硫酸根離子的物質(zhì)的量或銨根離子的物質(zhì)的量來(lái)計(jì)算硫酸亞鐵銨的量。

【名師點(diǎn)評(píng)】：本題以莫爾鹽的制備為載體，考查鹽類水解、氧化還原反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用、物質(zhì)分離提純等有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。解答本題的關(guān)鍵是理順流程掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作，易錯(cuò)點(diǎn)是(6)的計(jì)算。