Question

20．硫酸亞鐵銨又稱(chēng)莫爾鹽，是淺綠色晶體．它在空氣中比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，是常用的Fe²⁺試劑．某實(shí)驗(yàn)小組利用工業(yè)廢鐵屑制取莫爾鹽，并測(cè)定其純度．
已知：
①

	10	20	30	40	50	70
（NH4）2SO4	73.3	75.4	78.0	81.0	84.5	91.9
FeSO4•7H2O	40.0	48.0	60.0	73.3	-	-
（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O	18.1	21.2	24.5	27.9	31.3	38.5

②莫爾鹽在乙醇溶劑中難溶．
Ⅰ．莫爾鹽的制取

試分析：
（1）步驟2中加熱方式 （填“直接加熱”“水浴加熱”或“沙浴”）；必須在鐵屑少量剩余時(shí)，進(jìn)行熱過(guò)濾，其原因是防止Fe²⁺被氧化，同時(shí)熱過(guò)濾可防止硫酸亞鐵以晶體形式析出．
（2）步驟3中包含的實(shí)驗(yàn)操作名稱(chēng)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶．
（3）產(chǎn)品莫爾鹽最后用b洗滌（填字母編號(hào)）．
a．蒸餾水    b．乙醇   c．濾液
Ⅱ．為測(cè)定硫酸亞鐵銨（NH₄）₂SO₄FeSO₄6H₂O晶體純度，某學(xué)生取m g硫酸亞鐵銨樣品配制成500mL溶液，根據(jù)物質(zhì)組成，甲、乙、丙三位同學(xué)設(shè)計(jì)了如下三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)回答：
（甲）方案一：取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液用0.1000molL ^-1的酸性KMnO₄溶液分三次進(jìn)行滴定．
（乙）方案二：取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．

（1）若實(shí)驗(yàn)操作都正確，但方案一的測(cè)定結(jié)果總是小于方案二，其可能原因?yàn)镕e²⁺已被空氣部分氧化，驗(yàn)證推測(cè)的方法為：取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說(shuō)明Fe²⁺已被空氣部分氧化．
（丙）方案三：（通過(guò)NH ₄⁺測(cè)定）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖如下所示．取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)．

（2）①裝置乙（填“甲”或“乙”）較為合理，判斷理由是甲裝置會(huì)出現(xiàn)倒吸．量氣管中最佳試劑是 （填字母編號(hào)．如選“乙”則填此空，如選“甲”此空可不填）．
a．水 b．飽和NaHCO₃溶液    c．CCl₄
②若測(cè)得NH₃的體積為V L（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則該硫酸亞鐵銨晶體的純度為$\frac{392V×25}{44.8m}$×100%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）水浴加熱便于控制溫度；亞鐵離子易被氧化，少量鐵還原氧化生成的Fe³⁺；FeSO₄在溫度低時(shí)溶解度較�。�
（2）從濾液到得到晶體需要加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌干燥等過(guò)程；
（3）乙醇易揮發(fā)，少量酒精來(lái)洗去晶體表面雜質(zhì)；
Ⅱ．（1）亞鐵離子具有還原性，易被氧化；檢驗(yàn)亞鐵離子的氧化產(chǎn)物鐵離子；
（2）①根據(jù)氨氣的溶解性和裝置特點(diǎn)分析；
②根據(jù)氨氣的體積計(jì)算氨氣的物質(zhì)的量，根據(jù)N守恒計(jì)算出硫酸亞鐵銨的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：Ⅰ．（1）步驟二實(shí)驗(yàn)需要溫度為：70～75℃，采用水浴加熱便于控制溫度；亞鐵離子易被氧化，少量鐵可還原氧化生成的Fe³⁺，減少產(chǎn)物中的Fe³⁺雜質(zhì)，如果不趁熱過(guò)濾就會(huì)有FeSO₄•7H₂O析出；
故答案為：水浴加熱；防止Fe²⁺被氧化，同時(shí)熱過(guò)濾可防止硫酸亞鐵以晶體形式析出；
（2）從濾液到得到晶體需要加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌干燥等過(guò)程，故答案為：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶；
（3）乙醇易揮發(fā)，用少量酒精來(lái)洗去晶體表面雜質(zhì)，用水會(huì)使摩爾鹽溶解損失，用濾液會(huì)帶入雜質(zhì)，故答案為：b；
Ⅱ．（1）亞鐵離子具有還原性，易被氧化成鐵離子，故測(cè)得硫酸亞鐵銨濃度偏小；可檢驗(yàn)亞鐵離子的氧化產(chǎn)物鐵離子，具體操作為：取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說(shuō)明Fe²⁺已被空氣部分氧化；
故答案為：Fe²⁺已被空氣部分氧化；取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說(shuō)明Fe²⁺已被空氣部分氧化；
（2）①氨氣易溶于水，不能用排水法收集，甲裝置中導(dǎo)管伸入液面下，易倒吸，用排水法，不合理；乙裝置中導(dǎo)管在液面以上，符合排液體收集氣體要求，量氣管中液體應(yīng)不能溶解氨氣，氨氣易溶于水和飽和碳酸鈉溶液，難溶于四氯化碳，故用排四氯化碳法收集；
故答案為：乙；甲裝置會(huì)出現(xiàn)倒吸；c；
②VL氨氣的物質(zhì)的量為：$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，
m g硫酸亞鐵銨樣品中含N的物質(zhì)的量為 $\frac{500ml}{20ml}$mol=$\frac{25V}{22.4}$mol，
硫酸亞鐵銨的純度為：$\frac{\frac{25V}{22.4}×\frac{1}{2}mol×392g/mol}{mg}$×100%=$\frac{392V×25}{44.8m}$×100%，
故答案為：$\frac{392V×25}{44.8m}$×100%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，綜合性較強(qiáng)，注意結(jié)合題給信息和裝置特點(diǎn)及物質(zhì)的性質(zhì)分析，題目難度中等．