Question

硫酸亞鐵可與等物質(zhì)的量的硫酸銨生成硫酸亞鐵銨：（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O，商品名稱為莫爾鹽，是一種復(fù)鹽．一般亞鐵鹽在空氣中易被氧氣氧化，形成復(fù)鹽后就比較穩(wěn)定．與其他復(fù)鹽一樣，硫酸亞鐵銨在水中的溶解度比組成它的每一種鹽的溶解度都小，且?guī)缀醪蝗苡谝掖�，利用這一性質(zhì)可以制取硫酸亞鐵銨晶體．三種鹽的溶解度（單位為g/l00gH₂O）見下表：

溫度/℃	FeSO4.7H2O	（NH4）2SO4	（NH4）2SO4．FeSO4.6H2O
10	20.0	73.0	17.2
20	26.5	75.4	21.6
30	32.9	78.0	28.1

實驗用品：10% Na₂CO₃溶液、Fe屑、3mol/LH₂SO₄、（ NH₄）₂SO₄、蒸餾水、無水乙醇．
實驗步驟流程圖．稱量硫酸亞鐵銨
Ⅰ．Fe屑的處理和稱量→Ⅱ．FeSO₄的制備→Ⅲ．（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的制備→Ⅳ稱量硫酸亞鐵銨
的質(zhì)量
請完成以下實驗記錄：
（1）步驟I中處理鐵屑所用試劑為

 

，經(jīng)處理后的干燥鐵屑質(zhì)量記為m₁；
（2）將稱量好的Fe屑放入錐形瓶中，加入適量3mol/LH₂SO₄溶液，放在水浴中加熱至氣泡量產(chǎn)生較少時為止（有氫氣生成，用明火加熱注意安全）．趁熱過濾，并用少量熱水洗滌錐形瓶及濾紙，將濾液和洗滌液一起轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中．將濾紙上的固體常溫干燥后稱重，記為m₂；
（3）稱取一定質(zhì)量的（NH₄）₂SO₄，加入

 

g（用含m₁和m₂的代數(shù)式表示，要求化簡，下同．）水配制成室溫下（ 20℃）的飽和溶液，并將其加入到上面實驗的蒸發(fā)皿中，緩緩加熱，濃縮至表面出現(xiàn)結(jié)晶薄膜為止．放置冷卻，得到硫酸亞鐵銨的晶體，過濾后用

 

洗滌晶體．
（4）稱量生成的硫酸亞鐵銨的質(zhì)量，理論上為

 

g．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，使Na₂CO₃溶液呈堿性．鐵屑表面有油污，用顯堿性的Na₂CO₃溶液洗去．
（3）由題目可知參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量m=（m₁-m₂）g，物質(zhì)的量n=

m1-m2

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mol，根據(jù)鐵元素守恒可知，生成FeSO₄的物質(zhì)的量為

m1-m2

56

mol，由晶體（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O可知，需要（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量為為

m1-m2

56

mol，進(jìn)而計算質(zhì)量，20℃（NH₄）₂SO₄的溶解度為75.4g，根據(jù)溶解度計算配成飽和溶液需水的質(zhì)量．
由信息可知硫酸亞鐵銨幾乎不溶于乙醇，為防止硫酸亞鐵銨損失，不用水洗．用無水乙醇洗滌硫酸亞鐵銨晶體．
（4）根據(jù)鐵元素守恒可知，（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的物質(zhì)的量等于參加反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量為

m1-m2

56

mol，在利用m=nM計算．

解答： 解：（1）鐵屑表面有油污，將鐵屑在Na₂CO₃溶液中加熱，Na₂CO₃溶液水解顯堿性，可使鐵屑上附著的油污水解而除去．
故答案為：10% Na₂CO₃溶液．
（3）生成FeSO₄的物質(zhì)的量為

m1-m2

56

mol，所以（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量為

m1-m2

56

mol，令配成飽和溶液需水的質(zhì)量為mg，20℃（NH₄）₂SO₄的溶解度為75.4g，則：

m1-m2

56

mol×132g/mol：mg=75.4g：100g
解得：m=3.13（m₁-m₂）．
得到硫酸亞鐵銨的晶體，硫酸亞鐵銨幾乎不溶于乙醇，為防止硫酸亞鐵銨損失，不用水洗，過濾后用無水乙醇洗滌晶體．
故答案為：3.13（m₁-m₂）；無水乙醇；
（4）理論上（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的物質(zhì)的量為

m1-m2

56

mol，所以理論上（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質(zhì)量為：

m1-m2

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mol×392g/mol=7（m₁-m₂）g．
故答案為：7（m₁-m₂）．

點評：硫酸亞鐵晶體制備實驗為起點，進(jìn)一步拓展和提升來制備摩爾鹽，以此為載體，考察鹽類水解、溶解度、化學(xué)計算、物質(zhì)分離提純等有關(guān)實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目難度中等．注意基礎(chǔ)知識的全面掌握．