Question

9．酸浸法制取硫酸銅的流程示意圖如下

（1）步驟①中Cu₂（OH）₂CO₃ 發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O．
（2）在步驟③發(fā)生的反應(yīng)中，1mol MnO₂轉(zhuǎn)移2mol 電子，該反應(yīng)的離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．
（3）該小組為測定黃銨鐵礬的組成，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：
a．稱取4.800g樣品，加鹽酸完全溶解后，配成100.00mL溶液A；
b．量取25.00mL溶液A，加入足量的KI，用0.2500mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液進(jìn)行滴定（反應(yīng)方程式為I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆），消耗30.00mLNa₂S₂O₃溶液至終點(diǎn)．
b．量取25.00mL溶液A，加入足量的NaOH溶液充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、灼燒得紅色粉末0.600g．
c．另取25.00mL溶液A，加足量BaCl₂溶液充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥得沉淀1.165g．
①用Na₂S₂O₃溶液進(jìn)行滴定時(shí)，滴定到終點(diǎn)的顏色變化為滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液時(shí)，溶液藍(lán)色恰好褪去，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù)到原來顏色．
②通過計(jì)算確定黃銨鐵礬的化學(xué)式（寫出計(jì)算過程）．

Answer 1

分析 （1）堿式碳酸銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅、二氧化碳和水；
（2）二氧化錳是強(qiáng)氧化劑，可以和亞鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，亞鐵離子被氧化為鐵離子；
（3）①用Na₂S₂O₃溶液進(jìn)行滴定時(shí)，用淀粉作指示劑，當(dāng)溶液由藍(lán)色變?yōu)闊o色，且半分鐘顏色不再變化說明滴定到達(dá)終點(diǎn)；
②測定黃鈉鐵礬的原理是，加入碘化鉀和黃鈉鐵礬中鐵離子反應(yīng)生成單質(zhì)碘，碘和硫代硫酸鈉反應(yīng)，通過消耗硫代硫酸鈉的量來計(jì)算鐵的量，加入足量氯化鋇和硫酸根離子生成硫酸鋇沉淀，通過硫酸鋇沉淀來計(jì)算硫酸根離子的量，根據(jù)質(zhì)量守恒和電荷守恒計(jì)算鈉離子和氫氧根離子的量，根據(jù)各微量物質(zhì)的量之比寫出黃鈉鐵礬的化學(xué)式；

解答 解：（1）堿式碳酸銅與硫酸反應(yīng)的方程式直接寫，用觀察法配平．Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O；
（2）依題意亞鐵離子變成了鐵離子，1mol MnO₂轉(zhuǎn)移電子2 mol，則錳元素從+4變成+2價(jià)，溶液是顯酸性的，方程式經(jīng)過觀察可要補(bǔ)上氫離子，綜合上述分析可寫出離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（2）用Na₂S₂O₃溶液進(jìn)行滴定時(shí)，用淀粉作指示劑，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜰a₂S₂O₃溶液時(shí)，溶液藍(lán)色恰好褪去，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù)到原來顏色；
故答案為：滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液時(shí)，溶液藍(lán)色恰好褪去，且半分鐘內(nèi)不再恢復(fù)到原來顏色；
（3）有關(guān)的反應(yīng)離子方程式為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，
2Fe³⁺～I(xiàn)₂～2Na₂S₂O₃
n（Fe³⁺）=2n（I₂）=n（Na₂S₂O₃）=0.2500 mol•L^-1×30.00 mL×10^-3L•mL^-1=7.50×10^-3 mol；
量取25.00mL溶液A，加入足量的NaOH溶液充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、灼燒得紅色粉末Fe₂O₃0.600g，所以n（Fe³⁺）=2（Fe₂O₃）=2×0.600g/160g•mol^-1=7.50×10^-3 mol，所以在黃銨鐵礬中鐵都顯+3價(jià)，
加足量BaCl₂溶液充分反應(yīng)后，過濾、洗滌、干燥后得沉淀1.165g為硫酸鋇沉淀，則n（SO₄^2-）=$\frac{1.165g}{233g/mol}$=5.00×10^-3mol，
100 mL溶液中含有n（Fe³⁺）=7.50×10^-3 mol×$\frac{100mL}{25mL}$=0.03 mol，n（SO₄^2-）=5.00×10^-3 mol×$\frac{100mL}{25mL}$=0.02 mol，
設(shè)4.850g樣品中銨根離子的物質(zhì)的量為n（NH₄⁺），氫氧根離子物質(zhì)的量為n（OH^-），
根據(jù)質(zhì)量守恒得：4.850g-0.03mol×56g/mol-0.02mol×96g/mol=n（NH₄⁺）×23g/mol+n（OH^-）×17g/mol
根據(jù)電荷守恒得：0.03mol×3+n（NH₄⁺）×1=0.02mol×2+n（OH^-）×1
解得：n（NH₄⁺）=0.01 mol，n（OH^-）=0.06 mol，
x：y：m：n=n（NH₄⁺）：n（Fe³⁺）：n（SO₄^2-）：n（OH^-）=0.01：0.03：0.02：0.06=1：3：2：6，
化學(xué)式為NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆，
答：黃銨鐵礬的化學(xué)式為：NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆．

點(diǎn)評 本題考查黃銨鐵礬的分離、提純的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、組成的測定等，中等難度，計(jì)算時(shí)要搞清反應(yīng)原理，充分利用質(zhì)量守恒和電荷守恒計(jì)算出銨離子和氫氧根離子的物質(zhì)的量是解題的關(guān)鍵．要細(xì)心計(jì)算，注意從100mL中取出25mL進(jìn)行滴定和形成沉淀，容易出錯(cuò)．