Question

18．已知硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]（俗稱莫爾鹽）可溶于水，在100℃～110℃時分解．為探究其化學性質，甲、乙兩同學設計了如下實驗．
Ⅰ．探究莫爾鹽晶體加熱時的分解產物．
（1）甲同學設計如圖1所示的裝置進行實驗，裝置C中可觀察到的現象是溶液變紅，由此可知分解產物中有NH₃．
（2）乙同學認為莫爾鹽晶體分解的產物中還可能含有SO₃（g）、SO₂（g）及N₂（g）．為驗證產物的存在，用圖2裝置進行實驗．

①乙同學的實驗中，裝置依次連接的合理順序為：A→H→F→D→E→G．
②證明含有SO₃的實驗現象是F中有白色沉淀；安全瓶H的作用 是防倒吸．
Ⅱ．為測定硫酸亞鐵銨純度，稱取m g莫爾鹽樣品，配成500mL溶液．甲、乙兩位同學設計了如下兩個實驗方案．
甲方案：取25.00mL樣品溶液用0.1000mol•L^-1的酸性K₂Cr₂O₇溶液分三次進行滴定．
乙方案：（通過NH₄⁺測定）實驗設計裝置如圖3所示．取25.00mL樣品溶液進行該實驗．
請回答：
（1）甲方案中的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
（2）乙方案中量氣管中最佳試劑是c
a．水   b．飽和NaHCO₃溶液   c．CCl₄
（3）乙方案中收集完氣體并恢復至室溫，讀數前應進行的操作是上下移動量氣管（滴定管），使左右兩邊液面相平．
（4）若測得NH₃為V L（已折算為標準狀況下），則硫酸亞鐵銨純度為$\frac{392V×20}{44.8m}$×100%（列出計算式）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）莫爾鹽[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]受熱分解，分解時會產生氨氣和二氧化硫、三氧化硫等酸性氣體，根據裝置圖可知，堿石灰可以吸收酸性氣體，氨氣遇到酚酞溶液會變紅色；
（2）①要檢驗生成SO₃（g）、SO₂（g）及N₂，在甲組實驗中的裝置A產生氣體后，經過安全瓶后通過氯化鋇溶液檢驗SO₃，再通過品紅溶液檢驗SO₂，用濃氫氧化鈉除去二氧化硫，用排水集氣法收集氮氣，據此答題；
②SO₃通入氯化鋇溶液中可以產生硫酸鋇沉淀，H裝置導氣管都是略露出膠塞，起到安全瓶作用；
Ⅱ．（1）甲方案中的反應，酸性K₂Cr₂O₇溶液氧化硫酸亞鐵生成硫酸鐵，亞鐵離子具有還原性，易被氧化；
（2）根據氨氣的溶解性和裝置特點分析，氨氣極易溶于水，氣體通過不能是水溶液；
（3）讀數時，應使左右壓強相等；
（4）根據氨氣的體積計算氨氣的物質的量，根據N守恒計算出硫酸亞鐵銨的質量，進而計算質量分數．

解答 解：Ⅰ．（1）莫爾鹽[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]受熱分解，分解時會產生氨氣和二氧化硫、三氧化硫等酸性氣體，根據裝置圖可知，堿石灰可以吸收酸性氣體，氨氣遇到酚酞溶液會變紅色，所以裝置C 中可觀察到的現象是溶液變紅，由此可知莫爾鹽晶體分解的產物中有 NH₃．裝置B的主要作用是 吸收分解產生的酸性氣體，
故答案為：溶液變紅；NH₃；
（2）①要檢驗生成SO₃（g）、SO₂（g）及N₂，在甲組實驗中的裝置A產生氣體后，經過安全瓶后通過氯化鋇溶液檢驗SO₃，再通過品紅溶液檢驗SO₂，用濃氫氧化鈉除去二氧化硫，用排水集氣法收集氮氣，所以裝置依次連接的合理順序為A、H、F、D、E、G，
故答案為：FDE；
②SO₃通入氯化鋇溶液中可以產生硫酸鋇沉淀，證明含有SO₃的實驗現象是 F中有白色沉淀，H裝置導氣管都是略露出膠塞，起到安全瓶作用，防止液體倒吸，
故答案為：F中有白色沉淀；防倒吸；
II．（1）重鉻酸鉀溶液具有氧化性，能氧化亞鐵離子為鐵離子，反應的離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（2）乙方案中，裝置中的導管在液面以上，符合排液體收集氣體要求，量氣管中液體應不能溶解氨氣，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：c；
（3）讀數時，應使左右壓強相等保證讀數準確，可上下移動滴定管，使左右兩邊液面相平，
故答案為：上下移動量氣管（滴定管），使左右兩邊液面相平；
（4）VL氨氣的物質的量為：$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，
m g硫酸亞鐵銨樣品中含N的物質的量為$\frac{500}{25}$×$\frac{V}{22.4}$mol=$\frac{20V}{22.4}$mol，
硫酸亞鐵銨的純度為：$\frac{\frac{20V}{22..4}×\frac{1}{2}mol×392g/mol}{mg}$×100%=$\frac{392V×20}{44.8m}$×100%，
故答案為：$\frac{392V×20}{44.8m}$×100%．

點評 本題考查性質實驗方案設計，側重考查學生知識綜合應用、實驗基本操作能力及實驗方案設計能力，綜合性較強，難點是排列實驗先后順序，根據實驗目的及物質的性質進行排列順序，注意要排除其它因素干擾，題目難度中等．