Question

13．A鹽是一種礬，它是一種透明的淺藍色晶體，溶于水后可電離出三種離子．用A礬進行如下實驗：
（1）準確稱量3.920g晶體溶于適量的稀硫酸中，配成100mL淺綠色溶液X．
（2）取少量X于試管中滴入KSCN溶液，無現(xiàn)象，再滴入氯水，溶液呈紅色．
（3）取少量X于試管中加入濃NaOH溶液，加熱，生成的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍．
（4）取出20.00mLX于錐形瓶中，用0.020mol/LKMnO₄溶液滴定（不需用指示劑），當?shù)竭_終點時，用去KMnO₄溶液20.00mL．
（5）再取20.00mLX加入足量濃NaOH溶液，加熱，生成的氣體恰好被20mL0.10mol/LH₂SO₄完全吸收（生成正鹽）．
（6）另取20.00mLX向其中加入足量的BaCl₂溶液，將沉淀過濾、洗滌、烘干、稱量得1.00g．
（提示：酸性KMnO₄被還原成Mn²⁺，Mn²⁺在稀溶液中幾乎呈無色）
試回答有關問題：
（1）A中所含的陽離子是NH₄⁺、Fe²⁺；所含的陰離子為SO₄^2-．
（2）把A溶于稀硫酸而不直接溶于水的主要原因是抑制Fe²⁺的水解．
（3）第（4）操作中，對滴定管的使用主要有以下幾步：a．用特制洗滌液選滌；b．用自來水沖洗后，用蒸餾水洗滌；c．再用標準液（KMnO₄溶液） 潤洗兩次；d．裝入標準溶液后，趕走滴定管中的下端的空氣泡；e．調(diào)節(jié)標準液的液面在“0”或“0”刻度以下，固定在滴定架上．
（4）此實驗的名稱是氧化還原法滴定，測定A礬的組成；
（5）此方案設計中有一步失誤（此步操作在實驗中無意義），它是第（6），（填編號）此步實驗應如何設計？答：直接取一定量A向其中加入稀鹽酸，再加入足量的BaCl₂溶液，將沉淀過濾、洗滌，反復烘干并稱量沉淀的質(zhì)量．
（6）如果通過實驗測得，3.920g晶體中含有的陰離子全部形成鋇鹽的質(zhì)量為4.66g，則A的化學式為（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．

Answer 1

分析 （1）準確稱量3.92g晶體溶于適量的稀硫酸，配成100mL淺綠色溶液X，判斷溶液中含有亞鐵離子；A晶體是一種礬證明是硫酸鹽，溶解后溶液中含有硫酸根離子；
（2）取少量X于試管中滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再滴加氯水，溶液呈紅色，證明晶體中無三價鐵離子只含有亞鐵離子；
（3）取少量X于試管中加入濃NaOH溶液，加熱，生成的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，證明含有銨根離子；
（4）取20.00mLX于錐形瓶中，用0.02mol/LKMnO₄溶液滴定（酸性KMnO₄被還原成Mn²⁺，Mn²⁺在溶液中幾乎呈無色），當?shù)竭_終點時，用去KMnO₄溶液20.00mL；依據(jù)5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，定量關系計算亞鐵離子物質(zhì)的量為0.002mol；則100ml中 含有0.01mol；
（5）取20.00mLX于試管中加入濃NaOH溶液加熱，生成的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，證明含有銨根離子，且恰好能被20.00mL0.10mol/LH₂SO₄溶液完全吸收，發(fā)生反應NH₃+HCl=NH₄Cl，則溶液中含銨根離子物質(zhì)的量為0.004mol；則100ml溶液中含NH₄⁺物質(zhì)的量為0.02mol；
（6）另取20.00mLX向其中加入足量的BaCl₂溶液，將沉淀過濾、洗滌、烘干、稱量得1.00g為硫酸鋇沉淀；
（1）依據(jù)實驗步驟分析判斷實驗目的是判斷晶體組成；
（2）依據(jù)①②判斷鹽為釩是硫酸鹽，配制淺綠色溶液為亞鐵離子的顏色；加入酸中溶解是為了抑制亞鐵離子的水解；
（3）依據(jù)滴定實驗中 標準液裝入滴定管的操作分析，滴定管用待裝液潤洗2-3次，調(diào)整液面錢排凈尖嘴玻璃管處的氣泡，；
（4）依據(jù)題干信息和實驗步驟，結合（6）的要求分析，實驗目的是沉淀A的組成；
（5）不能排除陰離子的干擾，依據(jù)硫酸根離子的檢驗方法進行沉淀；
（6）依據(jù)實驗現(xiàn)象判斷含有銨根離子、亞鐵離子、硫酸根，結合滴定實驗數(shù)據(jù)和沉淀固體沉淀質(zhì)量計算各離子物質(zhì)的量寫出化學式．

解答 解：（1）準確稱量3.92g晶體溶于適量的稀硫酸，配成100mL淺綠色溶液X，判斷溶液中含有亞鐵離子；A晶體是一種礬證明是硫酸鹽，溶解后溶液中含有硫酸根離子；
（2）取少量X于試管中滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再滴加氯水，溶液呈紅色，證明晶體中無三價鐵離子只含有亞鐵離子；
（3）取少量X于試管中加入濃NaOH溶液，加熱，生成的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，證明含有銨根離子；
（4）取20.00mLX于錐形瓶中，用0.02mol/LKMnO₄溶液滴定（酸性KMnO₄被還原成Mn²⁺，Mn²⁺在溶液中幾乎呈無色），當?shù)竭_終點時，用去KMnO₄溶液20.00mL；依據(jù)5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，定量關系計算亞鐵離子物質(zhì)的量為0.002mol；則100ml中 含有0.01mol；
（5）取20.00mLX于試管中加入濃NaOH溶液加熱，生成的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，證明含有銨根離子，且恰好能被20.00mL0.10mol/LH₂SO₄溶液完全吸收，發(fā)生反應NH₃+HCl=NH₄Cl，則溶液中含銨根離子物質(zhì)的量為0.004mol；則100ml溶液中含NH₄⁺物質(zhì)的量為0.02mol；
（1）上述分析可知A中所含的陽離子是NH₄⁺、Fe²⁺；所含的陰離子為SO₄^2-，
故答案為：NH₄⁺、Fe²⁺；SO₄^2-；
（2）釩是硫酸鹽，配制淺綠色溶液為亞鐵離子的顏色；加入酸中溶解是為了抑制亞鐵離子的水解，避免亞鐵離子水解變渾濁；
故答案為：抑制Fe²⁺的水解；
（3）滴定管用待裝液潤洗2-3次，用0.02mol/LKMnO₄溶液滴定，高錳酸鉀溶液裝在酸式滴定管中，所以酸式滴定管需要用0.02mol/LKMnO₄溶液潤洗滴定管兩次，調(diào)整液面錢排凈尖嘴玻璃管處的氣泡，
a．用特制洗滌液選滌；
b．用自來水沖洗后，用蒸餾水洗滌；
c．再用 標準液（KMnO₄溶液）潤洗兩次；
d．裝入標準溶液后，趕走滴定管中的下端的空氣泡；
e．調(diào)節(jié)標準液的液面在“0”或“0”刻度以下，固定在滴定架上．
故答案為：標準液（KMnO₄溶液）；趕走滴定管中的下端的空氣泡；
（4）依據(jù)題干信息和實驗步驟，結合（6）的要求分析，實驗目的是沉淀A的組成，此實驗的名稱是：氧化還原法滴定，測定A礬的組成，
故答案為：氧化還原法滴定，測定A礬的組成；
（5）第（6）步直接加入過量氯化鋇，沉淀會有其他離子干擾，不一定是硫酸鋇沉淀，所以應先加入稀鹽酸排除其他離子的干擾，在加入過量氯化鋇溶液全部沉淀硫酸根離子生成硫酸鋇沉淀，過濾、洗滌后稱重；
故答案為：（6）；直接取一定量A向其中加入稀鹽酸，再加入足量的BaCl₂溶液，將沉淀過濾、洗滌，反復烘干并稱量沉淀的質(zhì)量．
（6）①準確稱量3.92g晶體溶于適量的稀硫酸，配成100mL淺綠色溶液X，判斷溶液中含有亞鐵離子；A晶體是一種礬證明是硫酸鹽，溶解后溶液中含有硫酸根離子；
②取少量X于試管中滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再滴加氯水，溶液呈紅色，證明晶體中無三價鐵離子只含有亞鐵離子；
③取20.00mLX于錐形瓶中，用0.02mol/LKMnO₄溶液滴定（酸性KMnO₄被還原成Mn²⁺，Mn²⁺在溶液中幾乎呈無色），當?shù)竭_終點時，用去KMnO₄溶液20.00mL；依據(jù)5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，定量關系計算亞鐵離子物質(zhì)的量為0.002mol；則100ml中 含有0.01mol；
④取20.00mLX于試管中加入濃NaOH溶液加熱，生成的氣體能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，證明含有銨根離子，且恰好能被20.00mL0.10mol/LH₂SO₄溶液完全吸收，發(fā)生反應NH₃+HCl=NH₄Cl，則溶液中含銨根離子物質(zhì)的量為0.004mol；則100ml溶液中含NH₄⁺物質(zhì)的量為0.02mol；
通過實驗測得3.92g晶體中含有的陰離子全部形成鋇鹽沉淀的質(zhì)量為4.66g，通過以上分析判斷陰離子為硫酸根離子生成沉淀為硫酸鋇沉淀，計算含有硫酸根離子物質(zhì)的量為0.02mol；
3.92g晶體中含F(xiàn)e²⁺離子物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量為0.56g；NH₄⁺物質(zhì)的量為0.02mol，質(zhì)量為0.36g；SO₄^2-物質(zhì)的量0.02mol，質(zhì)量為1.92g；依據(jù)晶體質(zhì)量可知含結晶水的質(zhì)量=3.92g-0.56g-0.36g-1.92g=1.08g；物質(zhì)的量為0.06mol，則化學式為n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.02：0.01：0.02：0.06=2：1：2：6，則化學式為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O；
故答案為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O；

點評 本題考查了物質(zhì)定量測定的實驗方法應用，物質(zhì)性質(zhì)的分析判斷，質(zhì)量守恒的應用，實驗現(xiàn)象的判斷，化學式的計算應用主要考查亞鐵離子、銨根離子、硫酸根離子、釩的檢驗和理解，題目難度中等．