Question

7．摩爾鹽[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]在空氣中比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，是化學分析中常用的還原劑．某研究性學習小組用如圖所示的實驗裝置來制取摩爾鹽，實驗步驟如下，回答下列問題：

用30%的NaOH溶液和廢鐵屑（含少量油污、鐵銹等）混合、煮沸，以除去鐵屑表面油污，然后冷卻、洗滌、分離，將分離出的NaOH溶液裝入③中，廢鐵屑放入②中．
（1）利用容器②的反應，向容器①中通入氫氣，應關閉活塞A，打開活塞B、C（填字母）．向容器①中通人氫氣的目的是趕走硫酸銨溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺．待錐形瓶中的鐵屑快反應完時，關閉活塞BC（或B或C），打開活塞A．②中繼續(xù)產(chǎn)生的氫氣會將②（填①、②或③，后同）容器中的溶液壓入①容器，在常溫下放置一段時間，混合溶液底部將結晶析出硫酸亞鐵銨．
為了確定產(chǎn)品中亞鐵離子的含量，研究小組用滴定法來測定．稱取4.0克的摩爾鹽樣品，溶于水，并加入適量稀硫酸．用0.2mol/LKMnO₄溶液滴定，當溶液中Fe²⁺全部被氧化時，消耗KMnO₄溶液的體積為10.00ml．
（2）試配平反應的離子方程式：
1 MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
（3）本實驗的指示劑D．A．酚酞   B．甲基橙  C．石蕊   D．不需要
（4）裝KMnO₄滴定管用蒸餾水潤洗后，未用KMnO₄液潤洗導致滴定結果（填“偏小”、“偏大”或“無影響”）偏大．
（5）觀察裝KMnO₄滴定管讀數(shù)時，若滴定前仰視，滴定后俯視則結果會導致測得的Fe²⁺溶液濃度測定值偏小（選填“偏大”“偏小”或“無影響”）
（6）產(chǎn)品中Fe²⁺質(zhì)量分數(shù)為14%．

Answer 1

分析 （1）由裝置圖可知，容器②的長導管插入液面以下，氫氣只能從容器②的短導管出來，經(jīng)過容器③加向容器①中．通入氫氣排盡裝置內(nèi)空氣，防止Fe²⁺氧化，待空氣排盡后，要將反應生成的硫酸亞鐵溶液壓入飽和硫酸銨溶液中，生成摩爾鹽；
（2）依據(jù)氧化還原反應電子守恒、電荷收、原子守恒配平寫出離子方程式：
（3）滴定終點利用高錳酸鉀溶液呈紫紅色做指示劑指示到終點；
（4）裝KMnO₄滴定管用蒸餾水潤洗后，未用KMnO₄液潤洗，會使被稀釋，導致測量出的標準液的體積會偏大，據(jù)此分析；
（5）滴定管讀數(shù)時，若滴定前仰視，滴定后俯視，則讀出來的數(shù)據(jù)比實際用去的體積要小，據(jù)此分析；
（6）根據(jù)關系式5Fe²⁺～MnO₄^-計算4.0g產(chǎn)品中Fe²⁺的物質(zhì)的量，再換算成質(zhì)量，利用質(zhì)量分數(shù)定義計算．

解答 解：（1）由裝置圖可知，向容器①中通入氫氣，應關閉活塞A，打開活塞B、C．硫酸銨溶液中的溶解O₂，容器①液面上部有O₂，F(xiàn)e²⁺易被氧化為Fe³⁺，通入氫氣趕走硫酸銨溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，待空氣排盡后，要將反應生成的硫酸亞鐵溶液壓入飽和硫酸銨溶液中，所以待錐形瓶中的鐵屑快反應完時，關閉活塞BC（或B或C），打開活塞A，②中繼續(xù)產(chǎn)生的氫氣會將②容器中的溶液壓入 ①容器，
故答案為：A；B、C；趕走硫酸銨溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺；BC（或B或C）；A；②；①；
（2）高錳酸鉀與Fe²⁺的反應是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的離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
故答案為：1 5 8H⁺ 1 5 4H₂O；
（3）滴定終點利用高錳酸鉀溶液呈紫紅色做指示劑指示到終點，故選D；
（4）裝KMnO₄滴定管用蒸餾水潤洗后，未用KMnO₄液潤洗，會使被稀釋，導致測量出的標準液的體積會偏大，所以導致測得的Fe²⁺溶液濃度偏大，
故答案為：偏大；
（5）滴定管讀數(shù)時，若滴定前仰視，滴定后俯視，則讀出來的數(shù)據(jù)比實際用去的體積要小，所以導致測得的Fe²⁺溶液濃度偏小，
故答案為：偏��；
（6）假設4g產(chǎn)品中Fe²⁺的物質(zhì)的量為xmol，則：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
5                 1
xmol  0.01L×0.2000mol/L
所以x=$\frac{0.01L×0.2000mol/L×5}{1}$=0.01mol．
所以產(chǎn)品中Fe²⁺質(zhì)量分數(shù)為$\frac{0.01×56}{4.0}$×100%=14%，
故答案為：14%．

點評 本題以莫爾鹽的制備為載體，考察物質(zhì)分離提純等有關實驗操作、實驗原理與裝置的理解分析與評價、對催化能力的探究實驗的理解、氧化還原反應滴定應用以計算、以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力等．題目有一定的難度．需學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力．注意（4）中計算，容易忽略所取溶液體積，為易錯點．