Question

實驗室測量KMnO₄溶液濃度時常用（NH₄）₂Fe（SO₄）₂代替FeSO₂作標液，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的制備工藝流程如下：

（l） 已知流程中鐵粉制備反應如下：
4H₂ O（g）+3Fe（s）═Fe₃O₄（s）十4H₂（g）△H=a kJ/mol
Fe₃O₄（s）=3Fe（s）+2O₂（g）△H=b kJ/mol
則光解氣態(tài)水制備H₂的熱化學方程式為

 

．
（2）步驟I中加水發(fā)生如下反應，請完善該反應：

 

+2H₂O═2H⁺+H₂TiO₃↓；該步驟加入鐵粉的作用是①

 

；②

 

．
（3）步驟Ⅳ生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，其化學反應方程式為_

 

；操作I為

 

．
（4）已知在潮濕空氣中Fe（OH）₂比FeCl₂更易被氧化．據此分析（NH₄）₂Fe（SO₄）₂比FeSO₄穩(wěn)定的原因是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,用蓋斯定律進行有關反應熱的計算

專題：實驗題,化學反應中的能量變化

分析：FeSO₄（含有TiOSO₄）中加水和過量鐵粉，TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀，過濾得到的濾渣為H₂TiO₃，濾液為硫酸亞鐵溶液，在濾液中加（NH₄）₂SO₄，生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，對溶液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾即可得到（NH₄）₂Fe（SO₄）₂晶體；
（1）把已知的熱化學方程式相加即得到水分解的熱化學方程式；
（2）TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀；Fe粉能防止亞鐵離子被氧化，F(xiàn)e消耗氫離子能促進TiO²⁺水解；
（3）在FeSO₄溶液中加（NH₄）₂SO₄會生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；操作I為從溶液中提取溶質的操作；
（4）由題中信息可知亞鐵離子在堿性條件下易被氧化．

解答： 解：FeSO₄（含有TiOSO₄）中加水和過量鐵粉，TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀，過濾得到的濾渣為H₂TiO₃，濾液為硫酸亞鐵溶液，在濾液中加（NH₄）₂SO₄，生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，對溶液進行蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、過濾即可得到（NH₄）₂Fe（SO₄）₂晶體；
（l） 已知：
①4H₂ O（g）+3Fe（s）═Fe₃O₄（s）十4H₂（g）△H=a kJ/mol
②Fe₃O₄（s）=3Fe（s）+2O₂（g）△H=b kJ/mol
由蓋斯定律：（①+②）×

1

4

得H₂ O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）△H=

1

4

×（a+b）=

1

4

（a+b）kJ/mol；
故答案為：H₂ O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）△H=

1

4

（a+b）kJ/mol；
（2）TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀，其水解的離子方程式為：TiO²⁺+2H₂O═2H⁺+H₂TiO₃↓；亞鐵離子在溶液中易被氧化，加Fe粉能防止亞鐵離子被氧化，F(xiàn)e消耗溶液中的氫離子能促進TiO²⁺水解；
故答案為：TiO²⁺；防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺；消耗溶液中的H⁺促進TiO²⁺水解；
（3）在FeSO₄溶液中加（NH₄）₂SO₄會生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，其反應方程式為：（NH₄）₂SO₄+FeSO₄=（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；操作I為從溶液中提取溶質的操作，為蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶；
故答案為：（NH₄）₂SO₄+FeSO₄=（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶；
（4）已知在潮濕空氣中Fe（OH）₂比FeCl₂更易被氧化，說明二價鐵離子在堿性條件下易被氧化，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂在溶液中電離出來的銨根離子和二價鐵離子均發(fā)生水解，水解后的溶液的酸性強于FeSO₄，則（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的還原性小于FeSO₄，所以更穩(wěn)定；
故答案為：由題意可知二價鐵離子在堿性條件下更易被氧化，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂水解后的酸性強于FeSO₄，則（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的還原性小于FeSO₄，所以更穩(wěn)定．

點評：本題考查了蓋斯定律的應用、物質的制備、物質的分離等實驗操作，側重于學生的分析能力、實驗能力的考查，分析流程掌握物質性質和實驗基本操作是解題關鍵，題目難度中等．