Question

18．實驗室用鐵粉制備摩爾鹽的操作流程如下：

（1）流程中“趁熱”過濾的原因是防止溫度降低，硫酸亞鐵晶體析出．
（2）反應1制得硫酸亞鐵的物質的量理論上應小于0.075mol．
（3）為確定摩爾鹽的化學式，進行如下實驗：現(xiàn)稱取4.704g新制摩爾鹽，溶于水配制成100.0mL溶液，再將該溶液分成兩等份．
向其中一份溶液中加入足量Ba（OH）₂溶液，并微熱，逸出能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍的氣體，同時生成白色沉淀，隨即沉淀變?yōu)榛揖G色，最后帶有紅褐色，用足量稀鹽酸處理沉淀物，充分反應后過濾、洗滌和干燥，得白色固體2.796g．
另一份溶液用0.050 0mol•L^-1 K₂Cr₂O₇酸性溶液滴定，當Cr₂O₇^2-恰好完全被還原為Cr³⁺時，消耗K₂Cr₂O₇溶液的體積為20.00mL．
①25℃時，K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10，若要使溶液中SO₄^2-離子沉淀完全（即該離子濃度須小于1×10^-5 mol•L^-1），則此時c[（Ba（OH）₂]≥1.1×10^-5mol•L^-1．
②確定該摩爾鹽的化學式（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 Fe和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵，趁熱過濾，然后想濾液中加入硫酸銨晶體，將溶液結晶、洗滌、晾干得到摩爾鹽，
（1）溫度越高，硫酸亞鐵的溶解度越大；
（2）n（Fe）=$\frac{5.6g}{56g/mol}$=0.1mol，n（H₂SO₄）=3mol×0.025L=0.075mol，二者反應方程式為Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄，根據(jù)方程式知，F(xiàn)e剩余，當硫酸濃度很稀時就不和Fe反應了；
（3）①25℃時，K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10，若要使溶液中SO₄^2-離子沉淀完全（即該離子濃度須小于1×10^-5 mol•L^-1），則c（Ba²⁺）=$\frac{{K}_{sp}（BaS{O}_{4}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$，再根據(jù)Ba原子守恒計算c[（Ba（OH）₂]；
②摩爾鹽和氫氧化鋇反應生成硫酸鋇、氨氣、氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，被氧化生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，然后用足量稀鹽酸溶解沉淀，最后得到的白色沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{2.796g}{233g/mol}$=0.012mol，
6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
6     1
n     0.0500mol•L^-1×0.020L
n（Fe²⁺）=0.001 mol×6=0.006mol
根據(jù)電荷守恒得n（NH₄⁺）+2n（Fe²⁺）=2n（SO₄^2-），n（NH₄⁺）=0.012mol，
n（H₂O）=$\frac{\frac{4.704}{2}g-0.012mol×96g/mol-0.012mol×18g/mol-0.006mol/L×56g/mol}{18g/mol}$=0.036mol，
根據(jù)各微粒的物質的量之比確定化學式．

解答 解：Fe和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵，趁熱過濾，然后想濾液中加入硫酸銨晶體，將溶液結晶、洗滌、晾干得到摩爾鹽，
（1）溫度越高，硫酸亞鐵的溶解度越大，為降低硫酸亞鐵的溶解度，需要趁熱過濾，
故答案為：防止溫度降低，硫酸亞鐵晶體析出；
（2）n（Fe）=$\frac{5.6g}{56g/mol}$=0.1mol，n（H₂SO₄）=3mol×0.025L=0.075mol，二者反應方程式為Fe+H₂SO₄=H₂↑+FeSO₄，根據(jù)方程式知，F(xiàn)e剩余，當硫酸濃度很稀時就不和Fe反應了，所以理論上得到的硫酸亞鐵物質的量小于0.075mol，故答案為：0.075；
（3）①25℃時，K_sp（BaSO₄）=1.1×10^-10，若要使溶液中SO₄^2-離子沉淀完全（即該離子濃度須小于1×10^-5 mol•L^-1），則c（Ba²⁺）=$\frac{{K}_{sp}（BaS{O}_{4}）}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$=$\frac{1.1×1{0}^{-10}}{1{0}^{-5}}$mol/L=1.1×10^-5mol•L^-1，再根據(jù)Ba原子守恒得c[（Ba（OH）₂]=c（Ba²⁺）=1.1×10^-5mol•L^-1，
故答案為：1.1×10^-5；
②摩爾鹽和氫氧化鋇反應生成硫酸鋇、氨氣、氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，被氧化生成氫氧化鐵紅褐色沉淀，然后用足量稀鹽酸溶解沉淀，最后得到的白色沉淀是BaSO₄，n（BaSO₄）=$\frac{2.796g}{233g/mol}$=0.012mol，
6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
6     1
n     0.0500mol•L^-1×0.020L
n（Fe²⁺）=0.001 mol×6=0.006mol
根據(jù)電荷守恒得n（NH₄⁺）+2n（Fe²⁺）=2n（SO₄^2-），n（NH₄⁺）=0.012mol，
n（H₂O）=$\frac{\frac{4.704}{2}g-0.012mol×96g/mol-0.012mol×18g/mol-0.006mol/L×56g/mol}{18g/mol}$=0.036mol，
n（SO₄^2-）：n（Fe²⁺）：n（NH₄⁺）：n（H₂O）=0 012 mol：0 006 mol：0 012mol：0036 mol=2：1：2：6，故莫爾鹽的化學式為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O[或（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]，
故答案為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O[或（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]．

點評 本題考查物質制備實驗方案設計，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，明確各個物理量之間的關系是解本題關鍵，題目難度中等．