Question

8．硫酸亞鐵銨是一種淺藍綠色晶體，俗稱摩爾鹽，其化學(xué)式為：FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O．硫酸亞鐵在空氣中易被氧化，而形成摩爾鹽后就穩(wěn)定了．硫酸亞鐵銨可由硫酸亞鐵與硫酸銨等物質(zhì)的量混合制得．三種鹽的溶解度（單位為g/100g水）如下表：

溫度/℃	10	20	30	40	50	70
（NH4）2SO4	73.0	75.4	78.0	81.0	84.5	91.9
FeSO4•7H2O	40.0	48.0	60.0	73.3	-	-
摩爾鹽	18.1	21.2	24.5	27.9	31.3	38.5

如圖是模擬工業(yè)制備硫酸亞鐵銨晶體的實驗裝置．

回答下列問題：
Ⅰ．（1）先用30%的氫氧化鈉溶液煮沸廢鐵屑（含少量油污、鐵銹、FeS等），再用清水洗凈．用氫氧化鈉溶液煮沸的目的是除去鐵屑中油污
（2）將處理好的鐵屑放人錐形瓶中，加入稀硫酸．錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式可能為ABCD（填序號）．
A．Fe+2H⁺═Fe²⁺+H₂↑    
B．Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O
C．2Fe³⁺+S^2-═2Fe²⁺+S↓     
D．2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺
（3）利用容器②的反應(yīng)，向容器①中通入氫氣，應(yīng)關(guān)閉活塞A，打開活塞BC （填字母）．容器③中NaOH溶液的作用是吸收硫化氫氣體，防止污染空氣；向容器①中通人氫氣的目的是防止亞鐵離子被氧氣氧化．
Ⅱ．待錐形瓶中的鐵屑快反應(yīng)完時，關(guān)閉活塞B、C，打開活塞A，繼續(xù)產(chǎn)生的氫氣會將錐形瓶中的硫酸亞鐵（含極少部分未反應(yīng)的稀硫酸）壓到飽和硫酸銨溶液的底部．在常溫下放置一段時間，試劑瓶底部將結(jié)晶出硫酸亞鐵銨．
硫酸亞鐵與硫酸銨溶液混合就能得到硫酸亞鐵銨晶體，其原因是硫酸亞鐵銨的溶解度最��；從容器①中分離并得到純凈硫酸亞鐵銨晶體的操作方法是過濾、用酒精洗滌、干燥．
Ⅲ．制得的硫酸亞鐵銨晶體中往往含有極少量的Fe³⁺．為測定晶體中Fe²⁺的含量，稱取一份質(zhì)量為20.0g的硫酸亞鐵銨晶體樣品，制成溶液．用0.5mo1•L^-1KMnO₄溶液滴定，當(dāng)溶液中Fe²⁺全部被氧化，MnO^-₄被還原成Mn²⁺時，耗KMnO₄溶液體積20.00mL．
滴定時，將KMnO₄溶液裝在酸式（酸式或堿式）滴定管中，判斷反應(yīng)到達滴定終點的現(xiàn)象為溶液剛出現(xiàn)紫紅色，保持30s不變；晶體中FeSO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為38%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）氫氧化鈉溶液在加熱條件下能使油污發(fā)生水解；
（2）鐵屑中含有鐵銹（Fe₂O₃）、FeS等，都與硫酸發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后的產(chǎn)物Fe³⁺與S^2-、Fe²⁺也可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
（3）亞鐵離子能被空氣中的氧氣氧化，氫氧化鈉溶液能吸收含雜質(zhì)的鐵屑與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的硫化氫氣體，防止污染空氣；
Ⅱ．在溶液中溶解度小的物質(zhì)先析出；從溶液中析出的硫酸亞鐵銨晶體表面有硫酸、水等雜質(zhì)，需要除雜、干燥；
Ⅲ．KMnO₄溶液有強氧化性，容易氧化橡皮；高錳酸鉀溶液滴入亞鐵鹽溶液中，高錳酸鉀溶液會褪色，如果高錳酸鉀溶液的顏色不褪色說明加入的高錳酸鉀溶液已經(jīng)足量，據(jù)此電子得失守恒得關(guān)系式5FeSO₄～KMnO₄，可以計算出FeSO₄的質(zhì)量，再根據(jù)$\frac{FeSO4的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%得到晶體中FeSO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：Ⅰ．（1）氫氧化鈉溶液在加熱條件下能使油污發(fā)生水解，所以用氫氧化鈉溶液煮沸的目的是除去鐵屑中油污，
故答案為：除去鐵屑中油污；
（2）鐵屑中含有鐵銹（Fe₂O₃）、FeS等，都與硫酸發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后的產(chǎn)物Fe³⁺與S^2-、Fe²⁺也可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，
故選：ABCD；
（3）亞鐵離子能被空氣中的氧氣氧化，所以要通入氫氣，排除空氣，防止亞鐵離子被氧氣氧化，氫氧化鈉溶液能吸收含雜質(zhì)的鐵屑與硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的硫化氫氣體，防止污染空氣，所以利用容器②的反應(yīng)，向容器①中通入氫氣，應(yīng)先將氣體通過氫氧化鈉溶液，再通入容器①，所以應(yīng)關(guān)閉活塞A，打開活塞BC，
故答案為：A；BC；吸收硫化氫氣體，防止污染空氣；防止亞鐵離子被氧氣氧化；
Ⅱ．根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可知，硫酸亞鐵、硫酸銨、硫酸亞鐵銨三種物質(zhì)中，硫酸亞鐵銨的溶解度最小，所以硫酸亞鐵銨在溶液中先析出，從溶液中析出的硫酸亞鐵銨晶體表面有硫酸、水等雜質(zhì)，需要除雜、干燥，所以從容器①中分離并得到純凈硫酸亞鐵銨晶體的操作方法是過濾、用酒精洗滌、干燥，
故答案為：硫酸亞鐵銨的溶解度最��；過濾；用酒精洗滌；干燥；
Ⅲ．KMnO₄溶液有強氧化性，容易氧化橡皮，所以將KMnO₄溶液裝在酸式滴定管中，高錳酸鉀溶液滴入亞鐵鹽溶液中，高錳酸鉀溶液會褪色，如果高錳酸鉀溶液的顏色不褪色說明加入的高錳酸鉀溶液已經(jīng)足量，所以反應(yīng)到達滴定終點的現(xiàn)象為溶液剛出現(xiàn)紫紅色，保持30s不變，據(jù)此電子得失守恒得關(guān)系式5FeSO₄～KMnO₄，可以計算出FeSO₄的質(zhì)量為5×0.5mo1•L^-1×0.02L×152g/mol=7.6g，所以FeSO₄的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{FeSO4的質(zhì)量}{樣品的質(zhì)量}$×100%=$\frac{7.6}{20}$×100%=38%，
故答案為：酸式；溶液剛出現(xiàn)紫紅色，保持30s不變；38%．

點評 本題以莫爾鹽的制備為載體，考察氧化還原反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用、物質(zhì)分離提純等有關(guān)實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目有一定的難度，注意基礎(chǔ)知識的全面掌握．