Question

1．莫爾鹽[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]在空氣中比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，是化學(xué)分析中常用的還原劑．某研究性學(xué)習(xí)小組用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來制取莫爾鹽，實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①用30%的NaOH溶液和廢鐵屑混合、煮沸、冷卻、分離，將分離出的NaOH溶液裝入F中；
②在E中用①處理過的鐵屑和稀H₂SO₄反應(yīng)制取FeSO₄；
③將②制得的FeSO₄溶液與（NH₄）₂SO₄溶液混合，結(jié)晶得到莫爾鹽．
試回答下列問題：
（1）利用鐵屑和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣趕走裝置中的氧氣及硫酸銨溶液中溶解的氧，其目的是防止亞鐵鹽被氧化；
鐵屑和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣的另外一個(gè)作用是將FeSO₄溶液壓至（NH₄）₂SO₄溶液中．
（2）設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明產(chǎn)品中有Fe²⁺將少許所得晶體放入KSCN溶液不變色，再向溶液中加入氯水后變成血紅色．．
（3）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(cè)定．若取產(chǎn)品24.50g配成100mL溶液，取出10mL用0.10mol•L^-1KMnO₄酸性溶液滴定，消耗KMnO₄溶液10.00mL．
①試配平反應(yīng)的離子方程式：
1MnO${\;}_{4}^{-}$+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+1Mn²⁺+4H₂O
②試求產(chǎn)品中莫爾鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)80.00% （NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的相對(duì)分子質(zhì)量為392）．

Answer 1

分析 （1）由裝置圖可知，容器E的長(zhǎng)導(dǎo)管插入液面以下，氫氣只能從容器E的短導(dǎo)管出來，經(jīng)過容器F加向容器D中．通入氫氣排盡裝置內(nèi)空氣，防止Fe²⁺氧化；當(dāng)關(guān)閉BC，打開A時(shí)，E中氣壓增大，液體被壓入D中，即將FeSO₄溶液壓至（NH₄）₂SO₄溶液中；
（2）根據(jù)遇KSCN溶液呈血紅色是Fe³⁺的特征反應(yīng)，所以先加KSCN溶液，確定是否含有Fe³⁺；如果沒有Fe³⁺，根據(jù)氯水的性質(zhì)，再向溶液中加入氯水，觀察溶液的顏色是否變化，從而確定是否含有Fe²⁺；
（3）①依據(jù)氧化還原反應(yīng)電子守恒、電荷收、原子守恒配平寫出離子方程式；
②根據(jù)關(guān)系式5Fe²⁺～MnO₄^-計(jì)算24.50g產(chǎn)品中Fe²⁺的物質(zhì)的量，由（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O可知Fe²⁺的物質(zhì)的量等于莫爾鹽的物質(zhì)的量，再根據(jù)m=nM計(jì)算莫爾鹽的質(zhì)量，利用質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算．

解答 解：（1）由裝置圖可知，向容器F中通入氫氣，應(yīng)關(guān)閉活塞A，打開活塞B、C．硫酸銨溶液中的溶解O₂，容器D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D液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺；F中的NaOH溶液的主要作用是除去混在氫氣中的酸性氣體；當(dāng)關(guān)閉活塞B、C，打開A時(shí)，E中隨著氫氣的量的增大，氣壓增大，E中的液體被壓入D中，即將FeSO₄溶液壓至（NH₄）₂SO₄溶液中，
故答案為：防止亞鐵鹽被氧化；將FeSO₄溶液壓至（NH₄）₂SO₄溶液中；
（2）將少許所得晶體放入KSCN溶液不變色，說明沒有Fe³⁺，再向溶液中加入氯水后變成血紅色，則含有Fe²⁺，
故答案為：將少許所得晶體放入KSCN溶液不變色，再向溶液中加入氯水后變成血紅色；
（3）①高錳酸鉀與Fe²⁺的反應(yīng)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(yīng)的離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
故答案為：1、5、8、1、5、4；  
②假設(shè)24.50g產(chǎn)品中Fe²⁺的物質(zhì)的量為xmol，則：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
5                 1
xmol        0.01L×0.1000mol/L×10
所以x=$\frac{0.01L×0.1000mol/L×10×5}{1}$=0.05mol．
所以24.50g產(chǎn)品中（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的為0.05mol，
所以24.50g產(chǎn)品中（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的質(zhì)量為0.05mol×392g/mol=19.6g．
所以24.50g產(chǎn)品中（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{19.6g}{24.50g}$×100%=80%．
故答案為：80%．

點(diǎn)評(píng) 本題以莫爾鹽的制備為載體，考查實(shí)驗(yàn)原理與裝置的理解分析與評(píng)價(jià)、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用以計(jì)算，題目難度中等．需學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力．注意（3）中計(jì)算，容易忽略所取溶液體積，為易錯(cuò)點(diǎn)．