Question

16．硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]俗稱莫爾鹽，是淺綠色晶體，可溶于水，在100℃～110℃時(shí)分解，常用作定量分析中的標(biāo)準(zhǔn)試劑，某化學(xué)小組以廢鐵屑為原料在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究-制備硫酸亞鐵銨并檢驗(yàn)其純度，過(guò)程如下：
Ⅰ制備硫酸亞鐵銨

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）步驟1的作用是Na₂CO₃溶液水解顯堿性便于除去鐵屑表面的油污，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-（用離子方程式及必要的文字說(shuō)明）．
（2）步驟2中所加硫酸需過(guò)量，且不宜等到鐵屑完全反應(yīng)后才過(guò)濾，其中蘊(yùn)含的道理是硫酸過(guò)量可抑制Fe²⁺水解，反應(yīng)未結(jié)束時(shí)還有鐵屑可防止Fe²⁺氧化．
Ⅱ測(cè)定硫酸亞鐵銨的純度
稱取mg實(shí)驗(yàn)室制備的硫酸亞鐵銨樣品，配成500mL溶液，取25.00mL硫酸亞鐵銨溶液，用0.1000mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液進(jìn)行滴定，再重讀滴定兩次
（3）配制（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液所用的蒸餾水，通常需加熱煮沸一段時(shí)間后，冷卻至室溫再使用，這樣操作的好處是除去水中的氧氣，防止Fe²⁺被氧化．
（4）滴定時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
（5）滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象為滴入最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，錐形瓶?jī)?nèi)溶液變?yōu)樽仙�，�?0s內(nèi)不褪去．
（6）三次滴定測(cè)得酸性KMnO₄溶液的用量平均值為VmL，則硫酸亞鐵銨樣品的純度為$\frac{3.92}{m}$×100%．
（7）化學(xué)小組分析發(fā)現(xiàn)這種檢測(cè)純度的方法不夠準(zhǔn)確，請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)一種檢測(cè)方案通過(guò)測(cè)定硫酸根離子的物質(zhì)的量或銨根離子的物質(zhì)的量來(lái)計(jì)算硫酸亞鐵銨的量．

Answer 1

分析 廢鐵屑在碳酸鈉溶液中洗滌除去表面的油污，小火加熱用用傾析法分離洗滌鐵屑，加入稀硫酸溶液水浴加熱、趁熱過(guò)濾，得到濾液中加入一定量硫酸銨固體，溶液表面出現(xiàn)晶膜時(shí)，停止加熱，蒸干時(shí)溶液中的雜質(zhì)離子會(huì)被帶入晶體中，溫度過(guò)高晶體分解被空氣中氧氣氧化，采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶方法，通過(guò)減壓過(guò)濾（或抽濾）等得到較為干燥的晶體．
（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解使Na₂CO₃溶液呈堿性，油脂在碳酸鈉溶液中水解生成溶于水的物質(zhì)；
（2）硫酸溶液中的氫離子增多會(huì)抑制Fe²⁺的水解，亞鐵離子容易被氧化成鐵離子，反應(yīng)未結(jié)束時(shí)還有鐵屑，防止硫酸亞鐵氧化變質(zhì)，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，
（3）Fe²⁺易被氧化，加熱煮沸蒸餾水一段時(shí)間，除去水中的氧氣，防止Fe²⁺被氧化；
（4）亞鐵離子具有還原性，易被氧化成鐵離子，高錳酸鉀溶液具有氧化性，能氧化亞鐵離子為鐵離子；
（5）MnO₄^-為紫色，當(dāng)?shù)稳胱詈笠坏蜬MnO₄溶液，紫色不褪去，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)；
（6）5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，根據(jù)關(guān)系式5Fe²⁺～MnO₄^-計(jì)算；
（7）通過(guò)測(cè)定硫酸根離子的物質(zhì)的量或銨根離子的物質(zhì)的量進(jìn)行測(cè)定．

解答 解：（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，使Na₂CO₃溶液呈堿性，Na₂CO₃的主要作用是除去鐵屑表面的油污，
故答案為：Na₂CO₃溶液水解顯堿性便于除去鐵屑表面的油污，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（2）亞鐵離子水解的方程式是：Fe²⁺+2H₂0?Fe（0H）₂+2H⁺；過(guò)量硫酸溶液中的氫離子會(huì)抑制Fe²⁺的水解，F(xiàn)e²⁺易被氧化為Fe³⁺，氧化的Fe³⁺與Fe發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，反應(yīng)未結(jié)束時(shí)還有鐵屑可防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺，
故答案為：硫酸過(guò)量可抑制Fe²⁺水解，反應(yīng)未結(jié)束時(shí)還有鐵屑可防止Fe²⁺氧化；
（3）水中溶有一定的氧氣，氧氣具有氧化性，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液中含有亞鐵離子，F(xiàn)e²⁺易被氧化，配制（NH₄）₂Fe（SO₄）₂溶液所用的蒸餾水，通常需加熱煮沸一段時(shí)間后，冷卻至室溫再使用，這樣操作可除去水中的氧氣，防止Fe²⁺被氧化，
故答案為：除去水中的氧氣，防止Fe²⁺被氧化；
（4）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：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
（5）MnO₄^-為紫色，滴定終點(diǎn)時(shí)，加入最后一滴酸性高錳酸鉀溶液的紫色不褪去，溶液由無(wú)色被紫色且30s內(nèi)無(wú)變化，說(shuō)明滴定到終點(diǎn)，
故答案為：滴入最后一滴KMnO₄溶液時(shí)，錐形瓶?jī)?nèi)溶液變?yōu)樽仙�，�?0s內(nèi)不褪去；
（6）三次滴定測(cè)得酸性KMnO₄溶液的用量平均值為VmL，消耗KMnO₄的物質(zhì)的量為V×10^-3L×0.1000mol•L^-1=V×10^-4mol，MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
n（Fe²⁺）=5V×10^-4mol，則（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的質(zhì)量為5V×10^-4mol×392g/moL，硫酸亞鐵銨樣品的純度為$\frac{5V×1{0}^{-4}mol×392g/moL×\frac{500mL}{25.00mL}}{mg}$×100%=$\frac{3.92V}{m}$×100%，
故答案為：$\frac{3.92}{m}$×100%；
（7）亞鐵離子易被氧化，通過(guò)亞鐵離子量的測(cè)定，計(jì)算（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的物質(zhì)的量不準(zhǔn)確，但硫酸根離子不被氧化，銨根離子在溶液中也不易被氧化，所以通過(guò)測(cè)定硫酸根離子的物質(zhì)的量或銨根離子的物質(zhì)的量來(lái)計(jì)算硫酸亞鐵銨的量，
故答案為：通過(guò)測(cè)定硫酸根離子的物質(zhì)的量或銨根離子的物質(zhì)的量來(lái)計(jì)算硫酸亞鐵銨的量．

點(diǎn)評(píng) 本題以莫爾鹽的制備為載體，考查鹽類水解、氧化還原反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用、物質(zhì)分離提純等有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．題目難度中等．