Question

8．硫酸鐵銨[aFe₂（SO₄）₃•b（NH₄）₂SO₄•cH₂O]廣泛用于城鎮(zhèn)生活飲用水、工業(yè)循環(huán)水的凈化處理等．某化工廠以硫酸亞鐵（含少量硝酸鈣）和硫酸銨為原料，設計了如下工藝流程制取硫酸鐵銨．

請回答下列問題：
（1）硫酸亞鐵溶液加H₂SO₄酸化的主要目的是增大溶液中SO₄^2-濃度，將Ca²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，同時抑制Fe²⁺水解．
（2）下列物質(zhì)中最適合的氧化劑B是b；反應的離子方程式H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O．
a．NaClO         b．H₂O₂         c．KMnO₄         d．K₂Cr₂O₇
（3）操作甲、乙的名稱分別是：甲冷卻結(jié)晶，乙常溫晾干或濾紙吸干．操作甲時，當出現(xiàn)下列現(xiàn)象A時，停止加熱．（填符號）
A．蒸發(fā)皿液面上出現(xiàn)極薄晶膜　　　　B．蒸發(fā)皿底部剛出現(xiàn)細小晶粒
C．蒸發(fā)皿底部出現(xiàn)大量的晶體　　　　D．蒸發(fā)皿中溶液全部蒸干
（4）上述流程中，氧化之后和加熱蒸發(fā)之前，需取少量檢驗Fe²⁺是否已全部被氧化，所加試劑為鐵氰化鉀溶液（寫名稱），不能能否用酸性的KMnO₄溶液？（如果能，下問忽略）
理由是：因為H₂O₂和Fe²⁺均能使酸性的KMnO₄溶液褪色．（可用語言或方程式說明）
（5）稱取14.00g樣品，將其溶于水配制成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入0.05mol Ba（NO₃）₂溶液，恰好完全反應．下列有關用移液管移取50.00mL溶液的正確操作是AD．

該硫酸鐵銨的化學式為Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O．

Answer 1

分析 原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸鈣沉淀，減壓過濾后加入過氧化氫氧化可生成硫酸鐵，加入硫酸銨，在80℃下反應可生成硫酸鐵銨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨．
（1）硫酸亞鐵中亞鐵離子水解，硫酸可以已知水解，硫酸根離子可以將鈣離子沉淀；
（2）為避免引入新雜質(zhì)，應加入過氧化氫為氧化劑；過氧化氫與亞鐵離子反應生成鐵離子和水；
（3）硫酸鐵銨經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，但是溫度不能太高；
（4）亞鐵離子與鐵氰化鉀溶液反應生成藍色沉淀；根據(jù)酸性高錳酸鉀溶液氧化性很強，可以氧化二價鐵和雙氧水分析；
（5）依據(jù)移液管的正確方法回答，根據(jù)元素守恒結(jié)合發(fā)生的轉(zhuǎn)化來計算即可．

解答 解：原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸鈣沉淀，減壓過濾后加入過氧化氫氧化可生成硫酸鐵，加入硫酸銨，在80℃下反應可生成硫酸鐵銨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，
（1）加入硫酸，可增大溶液中SO₄^2-濃度，將Ca²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，生成CaSO₄，同時抑制Fe²⁺水解，
故答案為：增大溶液中SO₄^2-濃度，將Ca²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀或抑制Fe²⁺水解；
（2）為避免引入新雜質(zhì)，應加入過氧化氫為氧化劑，還原產(chǎn)物是水，過氧化氫與亞鐵離子反應生成鐵離子和水，其反應的離子方程式為H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：b；H₂O₂+2H⁺+2Fe²⁺=2Fe³⁺+2H₂O；
（3）在80℃下反應可生成硫酸鐵銨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，溫度不能過高，防止分解，當蒸發(fā)皿液面上出現(xiàn)極薄晶膜時，停止加熱，故答案為：冷卻結(jié)晶；常溫晾曬；A；
（4）亞鐵離子與鐵氰化鉀溶液反應生成藍色沉淀，則檢驗亞鐵離子可以用鐵氰化鉀溶液；酸性高錳酸鉀溶液氧化性很強，可以氧化二價鐵，也能氧化雙氧水，所以不能用酸性高錳酸鉀溶液檢驗是否還有亞鐵離子，故答案為：鐵氰化鉀溶液；不能，因為過氧化氫和二價鐵離子均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
（5）移液管的正確使用操作為A和D，稱取14.00g樣品，將其溶于水配置成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到2.14g沉淀，應為Fe（OH）₃，n（Fe（OH）₃）=$\frac{2.14g}{107g/mol}$=0.02mol，向另一份溶液中加入0.05mol Ba（NO₃）₂溶液，恰好完全反應，則n（SO₄^2-）=0.05mol，所以14.00g樣品中含有Fe₂（SO₄）₃0.02mol，n（SO₄^2-）為0.1mol，則（NH₄）₂SO₄為0.1mol-0.02mol×3=0.04mol，則m（H₂O）=14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol×132g/mol=0.72g，n（H₂O）=$\frac{0.72g}{18g/mol}$=0.04mol，n（Fe₂（SO₄）₃）：n（（NH₄）₂SO₄）：n（H₂O）=0.02：0.04：0.04=1：2：2，所以化學式為Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O，故答案為：AD；Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O．

點評 本題考查考查物質(zhì)的分離、提純制備，為高考常見題型，側(cè)重于學生的分析能力、實驗能力和計算能力的考查，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)把握實驗原理和方法，難度較大．