Question

【實(shí)驗(yàn)化學(xué)】
硫酸亞鐵銨的化學(xué)式為（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O，又名莫爾鹽，是分析化學(xué)中常見(jiàn)的還原劑．某化學(xué)研究小組設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)來(lái)制備莫爾鹽并測(cè)定硫酸亞鐵銨的純度．
步驟一：鐵屑的處理與稱(chēng)量．在盛有適量鐵屑的錐形瓶中加入Na₂CO₃溶液，加熱，過(guò)濾、洗滌、干燥、稱(chēng)量，質(zhì)量記為m₁．
步驟二：FeSO₄的制備．將上述鐵屑加入到一定量的稀H₂SO₄中，充分反應(yīng)后過(guò)濾并用少量熱水洗滌錐形瓶和濾紙．濾液及洗滌液完全轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中．濾渣干燥后稱(chēng)重，質(zhì)量記為m₂．
步驟三：硫酸亞鐵銨的制備．準(zhǔn)確稱(chēng)取所需質(zhì)量的（NH₄）₂SO₄加入“步驟二”中的蒸發(fā)皿中，緩緩加熱一段時(shí)間后停止，冷卻，待硫酸亞鐵銨結(jié)晶后過(guò)濾．晶體用無(wú)水乙醇洗滌并自然干燥，稱(chēng)量所得晶體質(zhì)量．
步驟四：用比色法測(cè)定硫酸亞鐵銨的純度．
回答下列問(wèn)題：
（1）步驟三中稱(chēng)取的（NH₄）₂SO₄質(zhì)量為

 

．
（2）①鐵屑用Na₂CO₃溶液處理的目的是

 

．制備FeSO₄溶液時(shí)，用右圖裝置趁熱過(guò)濾，原因是

 

．
②將（NH₄）₂SO₄與FeSO₄混合后加熱、濃縮，停止加熱的時(shí)機(jī)是

 

．
③比色法測(cè)定硫酸亞鐵銨純度的實(shí)驗(yàn)步驟為：Fe³⁺標(biāo)準(zhǔn)色階的配制、待測(cè)硫酸亞鐵銨溶液的配制、比色測(cè)定．標(biāo)準(zhǔn)色階和待測(cè)液配制時(shí)除均需加入少量稀HCl溶液外，還應(yīng)注意的問(wèn)題是

 

．
④該實(shí)驗(yàn)最終通過(guò)

 

確定硫酸亞鐵銨產(chǎn)品等級(jí)．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)消耗的鐵的質(zhì)量計(jì)算出硫酸亞鐵的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式Fe～FeSO₄～（NH₄）₂SO₄計(jì)算出步驟三中稱(chēng)取的（NH₄）₂SO₄質(zhì)量；
（2）①根據(jù)碳酸鈉溶液為堿性溶液，能夠除去油污分析；
②當(dāng)有晶膜出現(xiàn)時(shí)，則停止加熱，防止莫爾鹽失水；
③根據(jù)待測(cè)液的配制應(yīng)保證其處于標(biāo)準(zhǔn)溶液（色階）的濃度范圍之內(nèi)分析；
④通過(guò)將待測(cè)液與標(biāo)準(zhǔn)色階的紅色進(jìn)行比較確定硫酸亞鐵銨產(chǎn)品等級(jí)．

解答：解：（1）反應(yīng)掉的鐵的質(zhì)量：m（Fe）=m₁-m₂，可計(jì)算得生成FeSO₄的物質(zhì)的量：

m1-m2

56

，根據(jù)關(guān)系式：Fe～FeSO₄～（NH₄）₂SO₄，步驟三中稱(chēng)取的（NH₄）₂SO₄質(zhì)量為：

m1-m2

56

×132，
故答案為：

m1-m2

56

×132；
（2）①Na₂CO₃溶液是一種堿性溶液，根據(jù)對(duì)原料除雜要求，不難推出該過(guò)程是除去原料上的油污，升高溫度，促進(jìn)了Na₂CO₃的水解，溶液堿性增強(qiáng)，去油污能力增強(qiáng)；溫度較高條件下硫酸亞鐵的溶解度較大，所以趁熱過(guò)濾防止FeSO₄從溶液中析出，
故答案為：除去鐵屑表面的油污 加快過(guò)濾速率，防止FeSO₄被氧化；趁熱過(guò)濾防止FeSO₄從溶液中析出；
②濃縮結(jié)晶莫爾鹽時(shí)要用小火加熱，加熱濃縮初期可輕微攪拌，但注意觀察晶膜，若有晶膜出現(xiàn)，則停止加熱，防止莫爾鹽失水；更不能蒸發(fā)至干，蒸干時(shí)溶液中的雜質(zhì)離子會(huì)被帶入晶體中，晶體可能會(huì)受熱分解或被氧化，
故答案為：濃縮至液體表面出現(xiàn)潔凈薄膜；
③比色法測(cè)定硫酸亞鐵銨純度的實(shí)驗(yàn)步驟為：Fe³⁺標(biāo)準(zhǔn)色階的配制、待測(cè)硫酸亞鐵銨溶液的配制、比色測(cè)定；標(biāo)準(zhǔn)色階和待測(cè)液配制時(shí)除均需加入少量稀HCl溶液外，還應(yīng)注意待測(cè)液的配制應(yīng)保證其處于標(biāo)準(zhǔn)溶液（色階）的濃度范圍之內(nèi)，
故答案為：標(biāo)準(zhǔn)色階和待測(cè)液的濃度相當(dāng)；
④該實(shí)驗(yàn)最終通過(guò)將待測(cè)液與標(biāo)準(zhǔn)色階的紅色進(jìn)行比較確定硫酸亞鐵銨產(chǎn)品等級(jí)，
故答案為：將待測(cè)液與標(biāo)準(zhǔn)色階的紅色進(jìn)行比較后確定．

點(diǎn)評(píng)：本題考查莫爾鹽制備、實(shí)驗(yàn)操作以及有關(guān)計(jì)算，該題是高考中的常見(jiàn)題型，屬于中等難度的試題．試題側(cè)重對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作能力．該類(lèi)試題主要是以常見(jiàn)儀器的選用、實(shí)驗(yàn)基本操作為中心，通過(guò)是什么、為什么和怎樣做重點(diǎn)考查實(shí)驗(yàn)基本操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性及靈活運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力．該類(lèi)試題綜合性強(qiáng)，理論和實(shí)踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過(guò)的知識(shí)和技能，進(jìn)行知識(shí)的類(lèi)比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論．