Question

11．某化學(xué)興趣小組擬用如圖裝置制備氫氧化亞鐵并觀察其顏色．提供化學(xué)藥品：鐵屑、稀硫酸、氫氧化鈉溶液．
（1）稀硫酸應(yīng)放在分液漏斗中（填寫儀器名稱）．
（2）本實(shí)驗(yàn)通過控制A、B、C三個(gè)開關(guān)，將儀器中的空氣排盡后，再關(guān)閉開關(guān)B、打開開關(guān)AC就可觀察到氫氧化亞鐵的顏色為白色．試分析實(shí)驗(yàn)開始時(shí)排盡裝置中空氣的理由防止生成的氫氧化亞鐵被氧化．
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止儀器2中鐵粉通過導(dǎo)管進(jìn)入儀器3中，可采取的措施是將鐵粉換成鐵塊或鐵釘．
（4）在FeSO₄溶液中加入（NH₄）₂SO₄固體可制備摩爾鹽晶體[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]（相對(duì)分子質(zhì)量392），該晶體比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇．
①為洗滌（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O粗產(chǎn)品，下列方法中最合適的是D．
A．用冷水洗                    B．先用冷水洗，后用無水乙醇洗
C．用30%的乙醇溶液洗           D．用90%的乙醇溶液洗
②為了測定產(chǎn)品的純度，稱取a g產(chǎn)品溶于水，配制成500mL溶液，用濃度為c mol•L-¹的酸性KMnO₄溶液滴定．每次所取待測液體積均為25.00mL，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	第一次	第二次	第三次
消耗高錳酸鉀溶液體積/mL	25.52	25.02	24.98

滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是最后一滴滴入，溶液由無色變?yōu)闇\紫色，且30s不變色．
通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算的該產(chǎn)品純度為$\frac{980c}{a}$×100%（用字母ac表示）．表中第一次實(shí)驗(yàn)中記錄數(shù)據(jù)明顯大于后兩次，其原因可能是BC．
A．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)俯視刻度線讀取滴定終點(diǎn)時(shí)酸性高錳酸鉀溶液的體積
B．滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定結(jié)束無氣泡
C．第一次滴定用的錐形瓶用待裝液潤洗過，后兩次未潤洗
D．該酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液保存時(shí)間過長，有部分變質(zhì)，濃度降低．

Answer 1

分析 用右圖裝置制備氫氧化亞鐵并觀察其顏色．提供化學(xué)藥品：鐵粉、稀硫酸、氫氧化鈉溶液，結(jié)合裝置分析可知，開啟BC，關(guān)閉A，需要在三頸瓶2中加入鐵單質(zhì)，分液漏斗中是稀硫酸，利用反應(yīng)生成氫氣排凈裝置中的空氣，可以收集C處的氣體檢驗(yàn)是否是純凈的氫氣，將儀器中的空氣排盡后，然后關(guān)閉B，開啟AC，利用生成的氫氣在裝置2中壓強(qiáng)增大，把硫酸亞鐵溶液壓入裝置3的氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)生成白色氫氧化亞鐵白色沉淀，可觀察到氫氧化亞鐵的顏色為白色沉淀，
（1）分析可知分液漏斗中為稀硫酸，和裝置2中的鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；
（2）結(jié)合裝置分析可知，開啟BC，關(guān)閉A，需要在三頸瓶2中加入鐵單質(zhì)，分液漏斗中是稀硫酸，利用反應(yīng)生成氫氣排凈裝置中的空氣，可以收集C處的氣體檢驗(yàn)是否是純凈的氫氣，將儀器中的空氣排盡后，然后關(guān)閉B，開啟AC，利用生成的氫氣在裝置2中壓強(qiáng)增大，把硫酸亞鐵溶液壓入裝置3的氫氧化鈉溶液中，反應(yīng)生成白色氫氧化亞鐵白色沉淀，防止生成的氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化；
（3）將鐵粉換成鐵塊或鐵釘，可以防止儀器2中鐵粉通過導(dǎo)管進(jìn)入儀器3中；
（4）①依據(jù)該晶體比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇分析，洗滌不能溶解產(chǎn)品，不能引入新的雜質(zhì)；
②稱取a g產(chǎn)品溶于水，配制成500mL溶液，用濃度為c mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液滴定，發(fā)生的反應(yīng)為高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子；
反應(yīng)終點(diǎn)的判斷可以利用高錳酸鉀溶液的紫紅色判斷，滴入最后一滴溶液變化為紫紅色，半分鐘內(nèi)不變，證明反應(yīng)達(dá)到終點(diǎn)；
依據(jù)反應(yīng)的定量關(guān)系計(jì)算亞鐵離子物質(zhì)的量，得到（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的質(zhì)量，計(jì)算純度，高錳酸鉀溶液的體積第一次誤差較大，應(yīng)舍去；
A．實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)俯視刻度線讀取滴定終點(diǎn)時(shí)酸性高錳酸鉀溶液的體積，液面被提高，讀取體積減��；
B．滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定結(jié)束無氣泡測定溶液體積增大；
C．第一次滴定用的錐形瓶用待裝液潤洗過，后兩次未潤洗，待裝液潤洗會(huì)增多消耗高錳酸鉀溶液的體積，測定結(jié)果增大；
D．三次使用的高錳酸鉀都是一樣的，消耗的高錳酸鉀體積應(yīng)是相同的．

解答 解：（1）此實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖侵苽錃溲趸瘉嗚F，先用鐵和稀硫酸反應(yīng)制備硫酸亞鐵，此反應(yīng)在裝置2中進(jìn)行，稀硫酸是溶液，應(yīng)盛放在分液漏斗中，即應(yīng)盛放在1處D的分液漏斗中，
故答案為：分液漏斗；
（2）打開B、C，關(guān)閉A，利用裝置2中產(chǎn)生的氫氣，把裝置3中的空氣排盡，使裝置處于還原氛圍，然后關(guān)閉B，打開A，產(chǎn)生氣體壓強(qiáng)增大，把產(chǎn)生的FeSO₄，壓入到裝置3中，產(chǎn)生白色沉淀Fe（OH）₂，氫氧化亞鐵溶液被空氣中的氧氣所氧化，生成氫氧化鐵，對(duì)氫氧化亞鐵顏色的觀察產(chǎn)生干擾，所以要排除裝置中的空氣，防止生成的氫氧化亞鐵被氧化，
故答案為：B；AC；白色；防止生成的氫氧化亞鐵被氧化；
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)為防止儀器2中鐵粉通過導(dǎo)管進(jìn)入儀器3中，可采取的措施是，將鐵粉換成鐵塊或鐵釘，可以防止儀器2中鐵粉通過導(dǎo)管進(jìn)入儀器3中，
故答案為：將鐵粉換成鐵塊或鐵釘；
（4）①因?yàn)榱蛩醽嗚F銨易溶于水，不溶于乙醇，應(yīng)該用乙醇洗滌，減少硫酸亞鐵銨的溶解，同時(shí)利用乙醇和水互溶，從而達(dá)到洗滌的要求，故選D，
故答案為：D；
②利用高錳酸鉀的強(qiáng)氧化性，F(xiàn)e²⁺的強(qiáng)還原性，兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e²⁺被氧化成Fe³⁺↑1，Mn由+7價(jià)→+2↓5，最小公倍數(shù)5，根據(jù)原子個(gè)數(shù)、電荷守恒，即MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，向溶液中滴加中高錳酸鉀，高錳酸鉀顯紫紅色，因此滴定到終點(diǎn)：最后一滴滴入，溶液由無色變?yōu)闇\紫色，且30s不變色，因?yàn)榈谝淮闻c第二次、第三次相差較大，忽略不計(jì)，消耗高錳酸鉀溶液的體積為 $\frac{25.02+24.98}{2}$ml=25mL，根據(jù)離子反應(yīng)方程式，得出：n[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]=5n（KMnO₄）=25×10^-3×c×5mol，則500mL溶液中含有n[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]=25×10^-3×c×5×500/25mol=2.5cmol，
所以質(zhì)量分?jǐn)?shù)=2.5c×$\frac{392}{a}$×100%=$\frac{980c}{a}$×100%，
A、俯視讀數(shù)，造成所讀的數(shù)偏小，故A錯(cuò)誤；
B、滴定管尖嘴有氣泡，滴定結(jié)束無氣泡，所消耗的液體體積增加，故B正確；
C、錐形瓶用待測液潤洗，待測液的物質(zhì)的量增加，則消耗高錳酸鉀的體積增加，故C正確；
D、三次使用的高錳酸鉀都是一樣的，消耗的高錳酸鉀體積應(yīng)是相同的，故D錯(cuò)誤．
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；最后一滴滴入，溶液由無色變?yōu)闇\紫色，且30s不變色；$\frac{980c}{a}$×100%；BC．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了氫氧化亞鐵制備的非常規(guī)制備方法和實(shí)驗(yàn)過程分析判斷，滴定實(shí)驗(yàn)的注意問題和計(jì)算應(yīng)用，注意掌握物質(zhì)性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)過程的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．