Question

4．某小組以廢鐵屑、稀硫酸、飽和（NH₄）₂SO₄溶液為原料，經(jīng)過一系列反應(yīng)和操作后，合成了淺藍(lán)綠色晶體X．為確定其組成，進(jìn)行如下實驗．
Ⅰ．結(jié)晶水的測定：稱取7.48g淺藍(lán)綠晶體，加熱至100℃失去結(jié)晶水，冷卻至室溫后，稱重，質(zhì)量為5.68g．
（1）在實驗Ⅰ中，不可能用到的實驗儀器是AD（填正確答案標(biāo)號）．
A．燒杯   B．鐵架臺（帶鐵圈）   C．坩堝   D．蒸發(fā)皿   E．酒精燈   F．干燥器
Ⅱ．$NH_4^+$的測定：將上述5.68g固體置于如圖所示的三頸瓶中，然后逐滴加入足量10%NaOH溶液，通入氮氣，用40.00mL 1mol•L^-1的硫酸溶液吸收產(chǎn)生氨氣．蒸氨結(jié)束后取下接收瓶，用2mol•L^-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的硫酸，到終點時消耗20.00mLNaOH溶液．

Ⅲ．鐵元素的測定：將上述實驗結(jié)束后三頸瓶中的溶液全部倒入錐形瓶中，向其中加入適量3%H₂O₂的溶液，充分振蕩后濾出沉淀，洗凈、干燥、灼燒后；測得其質(zhì)量為1.60g．回答下列問題：
（2）在實驗Ⅱ中，通入氮氣的目的是將溶液中的氨全部趕出到裝置③中被硫酸吸收．為保證實驗準(zhǔn)確實驗操作前需要檢查裝置氣密性．
（3）在實驗中，檢驗沉淀是否洗凈的方法是取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗凈．
（4）根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)計算，該淺藍(lán)綠晶體的化學(xué)式為FeSO₄•（NH₄）₂ SO₄•6H₂O 或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．三頸瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）稱量用托盤天平，在坩堝中用酒精燈加熱至100℃失去結(jié)晶水，然后在干燥器中冷卻；
（2）實驗Ⅱ的目的是測定銨根離子的含量，銨根離子含量根據(jù)氨氣的量測定，將氨氣全部趕出需通入氮氣；
（3）溶液中存在硫酸銨，可用硝酸酸化的硝酸鋇溶液檢驗最后一次洗滌液中是否存在硫酸根離子，以判斷沉淀是否洗凈；
（4）7.84g淺藍(lán)綠晶體，加熱后，稱重，質(zhì)量為5.68g，根據(jù)質(zhì)量差求出水的質(zhì)量及其物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)式2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O求出剩余硫酸的物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)式2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄求出與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量，據(jù)此求出與硫酸反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，測得其質(zhì)量為1.6g為氧化鐵，根據(jù)以上所求數(shù)據(jù)得出n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（（SO₄^2-）：n（H₂O）=2：1：2：6，據(jù)此求出該淺藍(lán)綠晶體的化學(xué)式，亞鐵離子和銨根離子和氫氧根反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，據(jù)此書寫離子反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）結(jié)晶水的測定：稱量需要托盤天平（G），加熱需要酒精燈（E）、坩堝（C）、鐵架臺帶鐵圈（B）、玻璃棒、干燥時需干燥器（F）等，無須用燒杯（A）、蒸發(fā)皿（D），
故答案為：AD；
（2）實驗Ⅱ的目的是測定銨根離子的含量，通過銨根離子和堿反應(yīng)生成的氨氣的量測定，NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，根據(jù)將氨氣全部趕出到裝置③中被硫酸吸收，減小誤差需通入氮氣，為保證實驗準(zhǔn)確實驗操作前需要檢查裝置氣密性，
故答案為：將溶液中的氨全部趕出到裝置③中被硫酸吸收；檢查裝置氣密性；
（3）溶液中存在硫酸銨，若未洗凈，加入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，有白色沉淀生成，所以檢驗沉淀是否洗凈的方法是：取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗凈；
（4）由題給數(shù)據(jù)可知7.84g摩爾鹽中m（H₂O）=7.84g-5.68g=2.16g，n（H₂O）=$\frac{2.16g}{18g/mol}$=0.12mol，消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量是n=cv=lmol•L^-1×40.00mL=0.04mol，則根據(jù)反應(yīng)式2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O可知：剩余硫酸的物質(zhì)的量是2mol•L^-1×20.00mL×$\frac{1}{2}$=0.02mol，則根據(jù)反應(yīng)式2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄可知：與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量是0.04mol-0.02mol=0.02mol，則與硫酸反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量是0.02mol×2=0.04mol，生成的m（NH₃）=0.68g，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，測得其質(zhì)量為1.6g為氧化鐵，m（Fe₂O₃）=1.6g，n（Fe₂O₃）=$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol，則m（NH₄⁺）=0.04mol×18g/mol=0.72g，m（Fe²⁺）=0.02mol×56g/mol=1.12g，則m（SO₄^2-）=7.84g-2.16g-0.72g-1.12g=3.84g，n（SO₄^2-）=$\frac{3.84g}{96g/mol}$=0.04mol，所以n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.04mol：0.02mol：0.04mol：0.12mol=2：1：2：6，該淺藍(lán)綠晶體的化學(xué)式為FeSO₄•（NH₄）₂ SO₄•6H₂O 或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，三頸瓶中亞鐵離子和銨根離子和氫氧根反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，反應(yīng)為：2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：FeSO₄•（NH₄）₂ SO₄•6H₂O 或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O；2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O．

點評 本題主要考查了晶體組成的測定，同時考查了實驗知識，主要是實驗過程分析判斷，質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定，熟練基本實驗操作和掌握物質(zhì)組成的測定方法，弄清實驗原理是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．