Question

2．以工業(yè)廢鐵和硫酸銨為原料可以制取FeSO₄•7H₂O和硫酸鐵銨，其制備；流程圖如下：
請(qǐng)根據(jù)題意完成下列填空：
（1）碳酸鈉溶液能除去酯類油污，其原因是（用離子方程式表示）CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；反應(yīng)Ⅰ需要加熱數(shù)分鐘，其原因是升溫，促進(jìn)水解，溶液堿性增強(qiáng)，使反應(yīng)充分進(jìn)行．
（2）廢鐵銷中含氧化鐵，無(wú)需在制備前除去，其理由是（用離子方程式回答）Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；判斷反應(yīng)Ⅱ完全反應(yīng)的現(xiàn)象是鐵屑不再溶解，鐵屑表面不再有氣泡產(chǎn)生．
（3）下列物質(zhì)中最適合的氧化劑X是b．
      a．NaClO        b．H₂O₂          c．KMnO₄          d．K₂Cr₂O₇
（4）加熱蒸發(fā)溶液Y之前，需取少量的溶液來(lái)檢驗(yàn)Fe²⁺是否已全部被氧化，則所加試劑為鐵氰化鉀溶液；判斷能否用酸性KMnO₄溶液來(lái)代替，并說(shuō)明其理由不能，因?yàn)镠₂O₂和Fe²⁺均能使酸性的KMnO₄溶液褪色．
（5）操作①的名稱是冷卻結(jié)晶；檢驗(yàn)硫酸鐵銨中NH₄⁺的方法是試管中加入少量樣品和NaOH固體加熱，在試管口用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，看到試紙變成藍(lán)色．
（6）稱取14.00g制得的硫酸鐵銨晶體，將其溶于水配制成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份溶液中加入足量NaOH溶液，過(guò)濾、洗滌、干燥后得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入0.05mLBa（NO₃）₂溶液，恰好完全反應(yīng)．則該硫酸鐵銨晶體的化學(xué)式為Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O或（NH₄）₄Fe₂（SO₄）₅•2H₂O．

Answer 1

分析 廢鐵屑中含有酯類油污，Na₂CO₃為強(qiáng)堿弱酸鹽，CO₃^2-水解生成HCO₃^-和OH^-，升高促進(jìn)CO₃^2-水解，堿促進(jìn)油脂水解，然后過(guò)濾洗滌，加入稀硫酸，發(fā)生反應(yīng)II為Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，趁熱過(guò)濾、冷卻結(jié)晶，過(guò)濾洗滌得到FeSO₄•7H₂O；
硫酸亞鐵溶液加入過(guò)氧化氫氧化為硫酸鐵溶液，加熱蒸發(fā)部分溶劑，加入熱濃分硫酸銨溶液，保溫80℃，可生成硫酸鐵銨，經(jīng)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，據(jù)此分析解答．

解答 解：（1）Na₂CO₃為強(qiáng)堿弱酸鹽，CO₃^2-水解生成HCO₃^-和OH^-，水解方程式為CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，油脂在堿性條件下水解生成可溶于水的酸和醇；
鹽的水解為吸熱反應(yīng)，升溫，促進(jìn)水解，溶液堿性增強(qiáng)，使反應(yīng)充分進(jìn)行；
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；升溫，促進(jìn)水解，溶液堿性增強(qiáng)，使反應(yīng)充分進(jìn)行；
（2）廢鐵屑中含氧化鐵，無(wú)需在制備前除去，因?yàn)檠趸�鐵和酸反應(yīng)生成鐵鹽，鐵鹽能被Fe還原生成亞鐵鹽，涉及的離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，鐵屑不再溶解，鐵屑表面不再有氣泡產(chǎn)生，反應(yīng)Ⅱ完全反應(yīng)；
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；鐵屑不再溶解，鐵屑表面不再有氣泡產(chǎn)生；
（3）氧化劑X氧化亞鐵離子，同時(shí)不引入新雜質(zhì)，故選則過(guò)氧化氫；
故答案為：b；
（4）亞鐵離子用鐵氰化鉀檢驗(yàn)，氧化亞鐵時(shí)加入的過(guò)氧化氫過(guò)量，過(guò)氧化氫也能使酸性高錳酸鉀褪色，故不選酸性高錳酸鉀；
故答案為：鐵氰化鉀溶液；不能，因?yàn)镠₂O₂和Fe²⁺均能使酸性的KMnO₄溶液褪色；
（5）硫酸鐵銨溶液經(jīng)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，操作①冷卻結(jié)晶；檢驗(yàn)銨根離子的方法為：在試管中加入少量樣品和NaOH固體加熱，在試管口用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，看到試紙變成藍(lán)色；
故答案為：冷卻結(jié)晶；試管中加入少量樣品和NaOH固體加熱，在試管口用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，看到試紙變成藍(lán)色；
（6）稱取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或（NH₄）₄Fe₂（SO₄）₅•2H₂O；
故答案為：Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O或（NH₄）₄Fe₂（SO₄）₅•2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查考查物質(zhì)的制備、分離提純、物質(zhì)組成的測(cè)定，為高考常見題型，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、�?shí)驗(yàn)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握物質(zhì)分離與提純方法，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及計(jì)算能力．