Question

16．已知硫酸亞鐵銨晶體為淺綠色，易溶于水、不溶于乙醇，在水中的溶解度比FeSO₄和（NH₄）₂SO₄都要�。荒芩�解；具有還原性，但比硫酸亞鐵穩(wěn)定．以下是將綠礬（FeSO₄•7H₂O）、硫酸銨以相等物質(zhì)的量混合可制得摩爾鹽晶體的流程圖．
（已知：（NH₄）₂SO₄+FeSO₄+6H₂O?（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O↓）根據(jù)圖回答：

（1）步驟1中Na₂CO₃的主要作用是除去鐵屑表面的油污．
（2）步驟2中鐵屑過(guò)量的目的是（用離子方程式表示）：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺．步驟2中溶液趁熱過(guò)濾的原因是防止溶液冷卻時(shí)，F(xiàn)eSO₄因析出而損失．
（3）步驟3中，加入（NH₄）₂SO₄固體后，應(yīng)加熱到溶液表面出現(xiàn)晶膜時(shí)，停止加熱．為什么不能蒸干？蒸干時(shí)溶液中的雜質(zhì)離子會(huì)被帶入晶體中，晶體會(huì)受熱分解或氧化．需經(jīng)過(guò)的實(shí)驗(yàn)操作包括：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、減壓過(guò)濾（或抽濾）等得到較為干燥
的晶體．步驟3中制得的晶體要用無(wú)水乙醇洗滌的目的是利用乙醇的揮發(fā)，除去晶體表面附著的水分．
（4）摩爾鹽產(chǎn)品中離子的檢驗(yàn)：
甲同學(xué)提出可以用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙、稀鹽酸和Ba（OH）₂溶液檢驗(yàn)出這三種離子．
乙同學(xué)提出檢驗(yàn)產(chǎn)品中的Fe²⁺，可以用KSCN溶液和另一種試劑氯水或H₂O₂等來(lái)檢驗(yàn)，試簡(jiǎn)述乙同學(xué)操作和現(xiàn)象：先加KSCN無(wú)明顯現(xiàn)象，后加氯水，溶液顯血紅色．
（5）產(chǎn)品中Fe²⁺的定量分析：
制得的摩爾鹽樣品中往往含有極少量的Fe³⁺．為了測(cè)定摩爾鹽產(chǎn)品中Fe²⁺的含量，一般采用在酸性下用KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)液滴定的方法．
稱(chēng)取4.0g的摩爾鹽樣品，溶于水，并加入適量稀硫酸．用0.2mo1/L KMnO₄溶液滴定，當(dāng)溶液中Fe²⁺ 全部被氧化時(shí)，消耗KMnO₄溶液體積10.00mL．
①本實(shí)驗(yàn)的指示劑D．
A．酚酞        B．甲基橙         C．石蕊       D．不需要
②KMnO₄溶液置于酸式（酸式、堿式）滴定管中
③產(chǎn)品中Fe²⁺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14%．

Answer 1

分析 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)高晶體分解貨被空氣中氧氣氧化，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CO₃^2-水解使Na₂CO₃溶液呈堿性，油脂在碳酸鈉溶液中水解生成溶于水的物質(zhì)；
（2）防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，步驟2中溶液趁熱過(guò)濾防止溶液冷卻時(shí)，硫酸亞鐵因析出而損失；
（3）步驟3中，加入（NH₄）₂SO₄固體后，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)高晶體分解貨被空氣中氧氣氧化，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，乙醇易揮發(fā)，和水任意比混溶；
（4）摩爾鹽中含有的三種離子分別為亞鐵離子、硫酸根和銨根，驗(yàn)證銨根需要?dú)溲醺�離子、驗(yàn)證硫酸根需要鋇離子，依據(jù)所給試劑判斷還需要?dú)溲趸�鋇；亞鐵離子遇到氧化劑被氧化為鐵離子，鐵離子遇KSCN變紅色；
（5）①M(fèi)nO₄^-為紫色，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液，紫色不褪去，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)；
②KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，應(yīng)放置在酸式滴定管中；
③根據(jù)關(guān)系式5Fe²⁺～MnO₄^-，計(jì)算4g產(chǎn)品中Fe²⁺的物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算Fe²⁺的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算．

解答 解：（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+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：除去鐵屑表面的油污；
（2）Fe²⁺易被氧化為Fe³⁺，氧化的Fe³⁺與Fe發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，步驟2中溶液趁熱過(guò)濾防止溶液冷卻時(shí)，硫酸亞鐵因析出而損失，
故答案為：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；防止溶液冷卻時(shí)，F(xiàn)eSO₄因析出而損失；
（3）步驟3中，加入（NH₄）₂SO₄固體后，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)高晶體分解貨被空氣中氧氣氧化，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，步驟3中制得的晶體要用無(wú)水乙醇洗滌的目的是：硫酸亞鐵銨晶體為淺綠色，易溶于水、不溶于乙醇，利用乙醇的揮發(fā)，除去晶體表面附著的水分，
故答案為：蒸干時(shí)溶液中的雜質(zhì)離子會(huì)被帶入晶體中，晶體會(huì)受熱分解或氧化；蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶；利用乙醇的揮發(fā)，除去晶體表面附著的水分；
（4）甲同學(xué)提出可以用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)溶液顯堿性、稀鹽酸和Ba（OH）₂ 溶液檢驗(yàn)出這三種離子，乙同學(xué)提出檢驗(yàn)產(chǎn)品中的Fe²⁺，可以用KSCN溶液和另一種試劑為氧化劑，可以是氯水或H₂O₂能氧化亞鐵離子為鐵離子來(lái)檢驗(yàn)，操作和現(xiàn)象為：先加KSCN無(wú)明顯現(xiàn)象，后加氯水，溶液顯血紅色證明是亞鐵離子，
故答案為：紅色石蕊；Ba（OH）₂；氯水或H₂O₂；先加KSCN無(wú)明顯現(xiàn)象，后加氯水，溶液顯血紅色；
（5）①M(fèi)nO₄^-為紫色，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液，紫色不褪去，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)，故不需要外加指示劑，故選：D，故答案為：D；
②KMnO₄溶液具有強(qiáng)氧化性，強(qiáng)氧化性可以腐蝕橡膠管，使用時(shí)通常加酸，故應(yīng)放置在酸式滴定管中．
故答案為：酸式；
③令4g產(chǎn)品中Fe²⁺的物質(zhì)的量為xmol，則：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
 5                             1
 xmol        0.01L×0.2mol/L                 
所以x=$\frac{0.01L×0.2mol/L×5}{1}$=0.01mol．
所以4g產(chǎn)品中Fe²⁺的質(zhì)量0.01mol×56g/mol=0.56g．
所以4g產(chǎn)品中Fe²⁺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{0.56g}{4g}$×100%=14%．
故答案為：14%．

點(diǎn)評(píng) 本題以莫爾鹽的制備為載體，考察鹽類(lèi)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(wèn)題的能力．題目難度中等，注意基礎(chǔ)知識(shí)的全面掌握．