Question

3．硫酸鐵銨[aFe₂（SO₄）₃•b（NH₄）2SO₄•cH₂O]廣泛用于城鎮(zhèn)生活飲用水、工業(yè)循環(huán)水的凈化處理等．某化工廠以硫酸亞鐵（含少量硝酸鈣）和硫酸銨為原料，設(shè)計(jì)了如圖工藝流程制取硫酸鐵銨．

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）硫酸亞鐵溶液加H₂SO₄酸化的主要目的是增大溶液中SO₄^2-濃度，將Ca²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀同時(shí)抑制Fe²⁺水解．
（2）下列物質(zhì)中最適合的氧化劑B是b．
a．NaClO        b．H₂O₂    c．KMnO₄    d．K₂Cr₂O₇
（3）操作甲的名稱(chēng)是：甲冷卻結(jié)晶．
（4）上述流程中，氧化之后和加熱蒸發(fā)之前，需取少量硫酸（填試劑的化學(xué)式）檢驗(yàn)Fe²⁺是否已全部被氧化加入鐵氰化鉀溶液若生成藍(lán)色沉淀，可說(shuō)明含有亞鐵離子；
（5）稱(chēng)取14.00g所得樣品，將其溶于水配制成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過(guò)濾洗滌得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入0.05mol Ba （NO₃）₂溶液，恰好完全反應(yīng)．則該硫酸鐵銨的化學(xué)式為Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O．

Answer 1

分析 原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸鈣沉淀，減壓過(guò)濾后加入過(guò)氧化氫氧化可生成硫酸鐵，加入硫酸銨，在80℃下反應(yīng)可生成硫酸鐵銨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，
（1）硫酸亞鐵中亞鐵離子水解，硫酸可以抑制水解，硫酸根離子可以將鈣離子沉淀；
（2）加入氧化劑可氧化亞鐵離子，但應(yīng)避免引入新雜質(zhì)；
（3）硫酸鐵銨經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌；
（4）上述流程中，氧化之后和加熱蒸發(fā)之前，防止鐵離子水解，用鐵氰化鉀溶液可以檢驗(yàn)亞鐵離子的存在；
（5）根據(jù)元素守恒結(jié)合發(fā)生的轉(zhuǎn)化來(lái)計(jì)算；

解答 解：（1）加入硫酸，可增大溶液中SO₄^2-濃度，將Ca²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀，生成CaSO₄，同時(shí)抑制Fe²⁺水解，
故答案為：增大溶液中SO₄^2-濃度，將Ca²⁺轉(zhuǎn)化為沉淀同時(shí)抑制Fe²⁺水解；
（2）為避免引入新雜質(zhì)，應(yīng)加入過(guò)氧化氫為氧化劑，還原產(chǎn)物是水，
故選b；
（3）在80℃下反應(yīng)可生成硫酸鐵銨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾洗滌，所以操作甲為冷卻結(jié)晶，
故答案為：冷卻結(jié)晶；
（4）上述流程中，氧化之后和加熱蒸發(fā)之前，防止鐵離子水解，所以要加適量的硫酸，檢驗(yàn)Fe²⁺是否已全部被氧化的方法是，在溶液中加入鐵氰化鉀溶液若生成藍(lán)色沉淀，可說(shuō)明含有亞鐵離子，
故答案為：硫酸；不加入鐵氰化鉀溶液若生成藍(lán)色沉淀，可說(shuō)明含有亞鐵離子；
（5）稱(chēng)取14.00g樣品，將其溶于水配置成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過(guò)濾洗滌得到2.14g沉淀，應(yīng)為Fe（OH）₃，
n（Fe（OH）₃）=$\frac{2.14g}{107g/mol}$=0.02mol，
向另一份溶液中加入0.05mol Ba（NO₃）₂溶液，恰好完全反應(yīng)，則n（SO₄^2-）=0.05mol，
所以14.00g樣品中含有Fe₂（SO₄）₃0.02mol，n（SO₄^2-）為0.1mol，則（NH₄）₂SO₄為0.1mol-0.02mol×3=0.04mol，
則m（H₂O）=14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol×132g/mol=0.72g，
n（H₂O）=$\frac{0.72g}{18g/mol}$=0.04mol，
n（Fe₂（SO₄）₃）：n（（NH₄）₂SO₄）：n（H₂O）=0.02：0.04：0.04=1：2：2，
所以化學(xué)式為Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O，
故答案為：Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查考查物質(zhì)的分離、提純制備，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)把握實(shí)驗(yàn)原理和方法，難度較大．