Question

10．硫酸亞鐵銨又稱為摩爾鹽，是一種重要的化工原料，其組成可表示為x（NH₄）₂S0₄•yFeS0₄•zH₂0．某興趣小組探究組成中的x、y、z的數(shù)值．
【查閱資料】110℃左右摩爾鹽在隔絕空氣條件下分解產(chǎn)物為Fe₂（S0₄）₃、NH₃、H₂0和S0₂．
【實(shí)驗(yàn)探究】
步驟I：稱取ag晶體用下圖裝置在110℃左右進(jìn)行分解實(shí)驗(yàn)，測(cè)得B裝置在反應(yīng)后增重14.2g．
步驟Ⅱ：稱取ag晶體完全溶于水，加入過(guò)量BaCI₂溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥沉淀，稱得沉淀質(zhì)量為46.6g．
步驟Ⅲ：稱取a g晶體溶于水，配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol/L的KMn0₄酸性溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMn0₄溶液20.00mL．回答下列問(wèn)題：
（1）步驟I中，實(shí)驗(yàn)前通入N2的作用是排盡裝置中的空氣，在隔絕空氣條件下分解，實(shí)驗(yàn)完畢通入N₂的目的是將NH₃、H₂0（g）全部趕入到裝置B中，C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Ba²⁺+3SO₂+2NO₃^-+2H₂O═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．
（2）步驟Ⅱ，過(guò)濾時(shí)所用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗，判斷沉淀是否洗凈的方法是取最后一次洗滌液濾液適量于試管中，加入硫酸鈉溶液（或硝酸酸化的硝酸銀溶液），若無(wú)沉淀生成，則沉淀洗凈．
（3）步驟Ⅲ，滴定過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，判斷滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是滴加最后一滴KMn04溶液時(shí)，溶液恰好呈紫紅色，且半分鐘內(nèi)不再變化．
（4）通過(guò)計(jì)算，摩爾鹽的化學(xué)式為FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O．

Answer 1

分析 （1）由于亞鐵離子能被空氣中的氧氣氧化，樣品要在隔絕空氣條件下分解，所以實(shí)驗(yàn)前要通入N₂可以將裝置中的空氣排盡，為使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體充分被吸收，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)還在通一會(huì)兒氮?dú)猓珻中硝酸鋇能氧化二氧化硫，生成硫酸鋇和一氧化氮，據(jù)此答題；
（2）根據(jù)過(guò)濾操作可知，所用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗，硫酸鋇沉淀在氯化鋇沉淀中析出，可以通過(guò)檢驗(yàn)沉淀表面是否有氯離子或鋇離子判斷沉淀是否洗凈；
（3）滴定過(guò)程中亞鐵離子被高錳酸鉀氧化成鐵離子，滴定終點(diǎn)時(shí)，溶液中出現(xiàn)紫紅色；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，根據(jù)步驟Ⅱ產(chǎn)生硫酸鋇沉淀的質(zhì)量可計(jì)算出硫酸根離子的物質(zhì)的量，根據(jù)步驟Ⅲ用去的高錳酸鉀的物質(zhì)的量可計(jì)算出亞鐵離子的物質(zhì)的量，根據(jù)電荷守恒可確定銨根離子的物質(zhì)的量，根據(jù)B裝置的質(zhì)量變化可知反應(yīng)生成氨氣和水的質(zhì)量，進(jìn)而確定水的物質(zhì)的量，據(jù)此確定化學(xué)式．

解答 解：（1）由于亞鐵離子能被空氣中的氧氣氧化，樣品要在隔絕空氣條件下分解，所以實(shí)驗(yàn)前要通入N₂可以將裝置中的空氣排盡，為使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體充分被吸收，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)還在通一會(huì)兒氮?dú)猓珻中硝酸鋇能氧化二氧化硫，生成硫酸鋇和一氧化氮，反應(yīng)的離子方程式為3Ba²⁺+3SO₂+2NO₃^-+2H₂O═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案為：排盡裝置中的空氣，在隔絕空氣條件下分解；將NH₃、H₂0（g）全部趕入到裝置B中；3Ba²⁺+3SO₂+2NO₃^-+2H₂O═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（2）根據(jù)過(guò)濾操作可知，所用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗，硫酸鋇沉淀在氯化鋇沉淀中析出，可以通過(guò)檢驗(yàn)沉淀表面是否有氯離子或鋇離子判斷沉淀是否洗凈，操作是：取最后一次洗滌液濾液適量于試管中，加入硫酸鈉溶液（或硝酸酸化的硝酸銀溶液），若無(wú)沉淀生成，則沉淀洗凈，
故答案為：燒杯、漏斗；取最后一次洗滌液濾液適量于試管中，加入硫酸鈉溶液（或硝酸酸化的硝酸銀溶液），若無(wú)沉淀生成，則沉淀洗凈；
（3）滴定過(guò)程中亞鐵離子被高錳酸鉀氧化成鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，判斷滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是滴加最后一滴KMn04溶液時(shí)，溶液恰好呈紫紅色，且半分鐘內(nèi)不再變化，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；滴加最后一滴KMn0₄溶液時(shí)，溶液恰好呈紫紅色，且半分鐘內(nèi)不再變化；
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，稱取ag晶體完全溶于水，加入過(guò)量BaCI₂溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥沉淀，稱得沉淀質(zhì)量為46.6g，根據(jù)硫酸根離子守恒，硫酸根離子的物質(zhì)的量和硫酸鋇的物質(zhì)的量是相等的，即為：$\frac{46.6g}{233g/mol}$=0.2mol，稱取a g晶體溶于水，配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol/L的KMn0₄酸性溶液滴定至終點(diǎn)，消耗KMn0₄溶液20.00mL，根據(jù)離子反應(yīng)方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，可知樣品中鐵離子的物質(zhì)的量為：5×0.1000mol/L×0.02L×10=0.1mol，根據(jù)電荷守恒可知銨根離子的物質(zhì)的是為0.2mol×2-0.1mol×2=0.2mol，所以分解產(chǎn)生的氨氣的物質(zhì)的量也是0.2mol，根據(jù)B裝置的質(zhì)量變化可知反應(yīng)生成氨氣和水的質(zhì)量，B裝置在反應(yīng)后增重14.2g，所以水的質(zhì)量為14.2g-0.2×17g=10.8g，其物質(zhì)的量為0.6mol，所以x：y：z=0.1：0.1：0.6=1：1：6，化學(xué)式為：FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O，
故答案為：FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題涉及中和滴定、實(shí)驗(yàn)基本操作以及守恒法來(lái)確定物質(zhì)的分子式等知識(shí)的綜合考查題，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，難度中等．