Question

10．某小組以廢鐵屑、稀硫酸、飽和（NH₄）₂SO₄溶液為原料，經(jīng)過(guò)一系列反應(yīng)和操作后，合成了淺藍(lán)綠色晶體X．為確定其組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
I．結(jié)晶水的測(cè)定：稱取7.84g淺藍(lán)綠晶體，加熱至100℃失去結(jié)晶水，冷卻至室溫
后，稱重，質(zhì)量為5.68g．
Ⅱ．NH₄⁺的測(cè)定：將上述5.68g固體置于如圖所示的三頸瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH溶液，通入氮?dú)�，�?0.00mL l mol•L^-1的硫酸溶液吸收產(chǎn)生氨氣．蒸氨結(jié)束后取下接收瓶，用2mol•L^-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)剩的硫酸，到終點(diǎn)時(shí)消耗20.00mLNaOH溶液．
Ⅲ．鐵元素的測(cè)定：將上述實(shí)驗(yàn)結(jié)束后三頸瓶中的溶液全部倒入錐形瓶中，向其中加入適量3%H₂O₂的溶液，充分振蕩后濾出沉淀，洗凈、干燥、灼燒后；測(cè)得其質(zhì)量為1.6g． 回答下列問(wèn)題：
（1）在實(shí)驗(yàn)I中，不可能用到的實(shí)驗(yàn)儀器是AD（填正確答案標(biāo)號(hào)）．
A．燒杯    B．鐵架臺(tái)（帶鐵圈）    C．坩堝     D．蒸發(fā)皿
E．酒精燈    F．干燥器    G．托盤(pán)天平
（2）在實(shí)驗(yàn)Ⅱ中，通入氮?dú)獾哪康氖菍⑷芤褐械陌比�部蒸出．蒸氨結(jié)束后，為了減少實(shí)驗(yàn)誤差，還需要對(duì)直形冷凝管進(jìn)行“處理”，“處理”的操作方法是用蒸餾水沖洗冷凝管裝置2-3次，洗滌液并入錐形瓶中．
（3）在實(shí)驗(yàn)Ⅱ中，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過(guò)剩的硫酸時(shí)，應(yīng)使用堿式滴定管；可使用的指示劑為酚酞（或甲基紅）．
（4）在實(shí)驗(yàn)中，檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的方法是取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗凈．
（5）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算，該淺藍(lán)綠晶體的化學(xué)式為FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．三頸瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟中的各步操作，確定所需的實(shí)驗(yàn)儀器；
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ的目的是測(cè)定銨根離子的含量，銨根離子含量根據(jù)氨氣的量測(cè)定，將氨氣全部趕出需通入氮?dú)�，蒸氨結(jié)束后用蒸餾水沖洗冷凝管裝置2-3次，洗滌液并入錐形瓶中，保證生成的氨氣全部進(jìn)入錐形瓶中與硫酸反應(yīng)；
（3）堿只能盛放在堿式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中；NaOH溶液和H₂SO₄溶液恰好反應(yīng)后呈中性，可以選擇酸性或堿性變色范圍內(nèi)的指示劑；
（4）溶液中存在硫酸銨，可用硝酸酸化的硝酸鋇溶液檢驗(yàn)最后一次洗滌液中是否存在硫酸根離子，以判斷沉淀是否洗凈；
（5）7.84g淺藍(lán)綠晶體，加熱后，稱重，質(zhì)量為5.68g，根據(jù)質(zhì)量差求出水的質(zhì)量及其物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)式2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O求出剩余硫酸的物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)式2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄求出與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量，據(jù)此求出與硫酸反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，測(cè)得其質(zhì)量為1.6g為氧化鐵，根據(jù)以上所求數(shù)據(jù)得出n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（（SO₄^2-）：n（H₂O）=2：1：2：6，據(jù)此求出該淺藍(lán)綠晶體的化學(xué)式，亞鐵離子和銨根離子和氫氧根反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，據(jù)此書(shū)寫(xiě)離子反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）結(jié)晶水的測(cè)定：稱量需要托盤(pán)天平（G），加熱需要酒精燈（E）、坩堝（C）、鐵架臺(tái)帶鐵圈（B）、玻璃棒、干燥時(shí)需干燥器（F）等，無(wú)須用燒杯（A）、蒸發(fā)皿（D），
故答案為：AD；
（2）實(shí)驗(yàn)Ⅱ的目的是測(cè)定銨根離子的含量，通過(guò)銨根離子和堿反應(yīng)生成的氨氣的量測(cè)定，NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，根據(jù)將氨氣全部趕出，減小誤差需通入氮?dú)猓�蒸氨結(jié)束后用蒸餾水沖洗冷凝管裝置2-3次，洗滌液并入錐形瓶中，目的保證生成的氨氣全部進(jìn)入錐形瓶中與硫酸反應(yīng)，
故答案為：將溶液中的氨全部蒸出；用蒸餾水沖洗冷凝管裝置2-3次，洗，滌液并入錐形瓶中；
（3）堿只能盛放在堿式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，所以用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液確定過(guò)剩的H₂SO₄時(shí)，應(yīng)使用堿式滴定管盛放NaOH溶液；NaOH溶液和硫酸溶液恰好反應(yīng)后呈中性，可以選擇酸性或堿性變色范圍內(nèi)的指示劑，甲基紅為酸性變色指示劑、酚酞為堿性變色指示劑，所以可以選取甲基紅或酚酞作指示劑，
故答案為：堿；酚酞（或甲基紅）；
（4）溶液中存在硫酸銨，若未洗凈，加入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，有白色沉淀生成，所以檢驗(yàn)沉淀是否洗凈的方法是：取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗凈；
（5）由題給數(shù)據(jù)可知7.84g摩爾鹽中m（H₂O）=7.84g-5.68g=2.16g，n（H₂O）=$\frac{2.16g}{18g/mol}$=0.12mol，
消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量是n=cv=lmol•L^-1×40.00mL=0.04mol，則根據(jù)反應(yīng)式2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O可知：剩余硫酸的物質(zhì)的量是2mol•L^-1×20.00mL×$\frac{1}{2}$=0.02mol，則根據(jù)反應(yīng)式2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄可知：與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量是0.04mol-0.02mol=0.02mol，則與硫酸反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量是0.02mol×2=0.04mol，生成的m（NH₃）=0.68g，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，測(cè)得其質(zhì)量為1.6g為氧化鐵，m（Fe₂O₃）=1.6g，n（Fe₂O₃）=$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol，則m（NH₄⁺）=0.04mol×18g/mol=0.72g，m（Fe²⁺）=0.02mol×56g/mol=1.12g，則m（SO₄^2-）=7.84g-2.16g-0.72g-1.12g=3.84g，n（SO₄^2-）=$\frac{3.84g}{96g/mol}$=0.04mol，所以n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.04mol：0.02mol：0.04mol：0.12mol=2：1：2：6，該淺藍(lán)綠晶體的化學(xué)式為FeSO₄•（NH₄）₂ SO₄•6H₂O 或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，三頸瓶中亞鐵離子和銨根離子和氫氧根反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，反應(yīng)為：2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：FeSO₄•（NH₄）₂ SO₄•6H₂O 或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O；2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了晶體組成的測(cè)定，同時(shí)考查了實(shí)驗(yàn)知識(shí)，主要是實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析判斷，質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定，熟練基本實(shí)驗(yàn)操作和掌握物質(zhì)組成的測(cè)定方法，弄清實(shí)驗(yàn)原理是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．