Question

硫酸鐵銨[aFe₂（SO₄）₃?6（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)計了如下工藝流程制取硫酸鐵銨．

請回答下列問題：
（1）硫酸亞鐵溶液加H₂SO₄酸化的主要目的是

 

，濾渣A的主要成分是

 

．
（2）下列物質(zhì)中最適合的氧化劑B是

 

．
a．NaClO        b．H₂O₂        c．KMnO₄       d．K₂Cr₂O₇
（3）操作甲、乙的名稱分別是：甲

 

，乙

 

．
（4）上述流程中，有一處不嚴(yán)密，請指出并修改

 

．
（5）稱取14.00g樣品，將其溶于水配制成100mL溶液，并分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到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

 

．

Answer 1

考點：物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實驗設(shè)計題

分析：原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸鈣沉淀，減壓過濾后加入過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、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，結(jié)合對應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)以及題目要求可解答該題．
（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，據(jù)此回答；
（2）為避免引入新雜質(zhì)，應(yīng)加入過氧化氫為氧化劑；
（3）硫酸鐵銨經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，但是溫度不能太高；
（4）根據(jù)硫酸鐵銨中銨根離子、鐵離子的水解來回答；
（5）根據(jù)元素守恒結(jié)合發(fā)生的轉(zhuǎn)化來計算．

解答： 解：原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸鈣沉淀，減壓過濾后加入過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、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，
（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)化為沉淀或抑制Fe²⁺水解；CaSO₄；
（2）為避免引入新雜質(zhì)，應(yīng)加入過氧化氫為氧化劑，還原產(chǎn)物是水，反應(yīng)的離子方程式為H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，故答案為：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、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，溫度不能過高，防止分解，
故答案為：冷卻結(jié)晶；常溫晾曬；
（4）硫酸鐵銨中銨根離子、鐵離子易水解，應(yīng)該在硫酸環(huán)境下來蒸發(fā)，故答案為：硫酸鐵銨溶液蒸發(fā)應(yīng)該在酸性環(huán)境中進行，防止鐵離子水解；
（5）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，過濾洗滌得到2.14g沉淀，應(yīng)為Fe（OH）₃，
n（Fe（OH）₃）=

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）=

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．

點評：本題考查考查物質(zhì)的分離、提純制備，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰�和計算能力的考查，注意根�?jù)物質(zhì)的性質(zhì)把握實驗原理和方法，難度較大．