Question

【實驗化學(xué)】
硫酸亞鐵銨的化學(xué)式為（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O，又名莫爾鹽，是分析化學(xué)中常見的還原劑．某化學(xué)研究小組設(shè)計如下實驗來制備莫爾鹽并測定硫酸亞鐵銨的純度．
步驟一：鐵屑的處理與稱量．在盛有適量鐵屑的錐形瓶中加入Na₂CO₃溶液，加熱，過濾、洗滌、干燥、稱量，質(zhì)量記為m₁．
步驟二：FeSO₄的制備．將上述鐵屑加入到一定量的稀H₂SO₄中，充分反應(yīng)后過濾并用少量熱水洗滌錐形瓶和濾紙．濾液及洗滌液完全轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中．濾渣干燥后稱重，質(zhì)量記為m₂．
步驟三：硫酸亞鐵銨的制備．準(zhǔn)確稱取所需質(zhì)量的（NH₄）₂SO₄加入“步驟二”中的蒸發(fā)皿中，緩緩加熱一段時間后停止，冷卻，待硫酸亞鐵銨結(jié)晶后過濾．晶體用無水乙醇洗滌并自然干燥，稱量所得晶體質(zhì)量．
步驟四：用比色法測定硫酸亞鐵銨的純度．
回答下列問題：
（1）步驟三中稱取的（NH₄）₂SO₄質(zhì)量為

 

．
（2）①鐵屑用Na₂CO₃溶液處理的目的是

 

．制備FeSO₄溶液時，用右圖裝置趁熱過濾，原因是

 

．
②將（NH₄）₂SO₄與FeSO₄混合后加熱、濃縮，停止加熱的時機是

 

．
③比色法測定硫酸亞鐵銨純度的實驗步驟為：Fe³⁺標(biāo)準(zhǔn)色階的配制、待測硫酸亞鐵銨溶液的配制、比色測定．標(biāo)準(zhǔn)色階和待測液配制時除均需加入少量稀HCl溶液外，還應(yīng)注意的問題是

 

．
④該實驗最終通過

 

確定硫酸亞鐵銨產(chǎn)品等級．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)反應(yīng)消耗的鐵的質(zhì)量計算出硫酸亞鐵的質(zhì)量，根據(jù)關(guān)系式Fe～FeSO₄～（NH₄）₂SO₄計算出步驟三中稱取的（NH₄）₂SO₄質(zhì)量；
（2）①根據(jù)碳酸鈉溶液為堿性溶液，能夠除去油污分析；
②當(dāng)有晶膜出現(xiàn)時，則停止加熱，防止莫爾鹽失水；
③根據(jù)待測液的配制應(yīng)保證其處于標(biāo)準(zhǔn)溶液（色階）的濃度范圍之內(nèi)分析；
④通過將待測液與標(biāo)準(zhǔn)色階的紅色進(jìn)行比較確定硫酸亞鐵銨產(chǎn)品等級．

解答：解：（1）反應(yīng)掉的鐵的質(zhì)量：m（Fe）=m₁-m₂，可計算得生成FeSO₄的物質(zhì)的量：

m1-m2

56

，根據(jù)關(guān)系式：Fe～FeSO₄～（NH₄）₂SO₄，步驟三中稱取的（NH₄）₂SO₄質(zhì)量為：

m1-m2

56

×132，
故答案為：

m1-m2

56

×132；
（2）①Na₂CO₃溶液是一種堿性溶液，根據(jù)對原料除雜要求，不難推出該過程是除去原料上的油污，升高溫度，促進(jìn)了Na₂CO₃的水解，溶液堿性增強，去油污能力增強；溫度較高條件下硫酸亞鐵的溶解度較大，所以趁熱過濾防止FeSO₄從溶液中析出，
故答案為：除去鐵屑表面的油污 加快過濾速率，防止FeSO₄被氧化；趁熱過濾防止FeSO₄從溶液中析出；
②濃縮結(jié)晶莫爾鹽時要用小火加熱，加熱濃縮初期可輕微攪拌，但注意觀察晶膜，若有晶膜出現(xiàn)，則停止加熱，防止莫爾鹽失水；更不能蒸發(fā)至干，蒸干時溶液中的雜質(zhì)離子會被帶入晶體中，晶體可能會受熱分解或被氧化，
故答案為：濃縮至液體表面出現(xiàn)潔凈薄膜；
③比色法測定硫酸亞鐵銨純度的實驗步驟為：Fe³⁺標(biāo)準(zhǔn)色階的配制、待測硫酸亞鐵銨溶液的配制、比色測定；標(biāo)準(zhǔn)色階和待測液配制時除均需加入少量稀HCl溶液外，還應(yīng)注意待測液的配制應(yīng)保證其處于標(biāo)準(zhǔn)溶液（色階）的濃度范圍之內(nèi)，
故答案為：標(biāo)準(zhǔn)色階和待測液的濃度相當(dāng)；
④該實驗最終通過將待測液與標(biāo)準(zhǔn)色階的紅色進(jìn)行比較確定硫酸亞鐵銨產(chǎn)品等級，
故答案為：將待測液與標(biāo)準(zhǔn)色階的紅色進(jìn)行比較后確定．

點評：本題考查莫爾鹽制備、實驗操作以及有關(guān)計算，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度的試題．試題側(cè)重對學(xué)生能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炘O(shè)計、操作能力．該類試題主要是以常見儀器的選用、實驗基本操作為中心，通過是什么、為什么和怎樣做重點考查實驗基本操作的規(guī)范性和準(zhǔn)確性及靈活運用知識解決實際問題的能力．該類試題綜合性強，理論和實踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認(rèn)真、細(xì)致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能，進(jìn)行知識的類比、遷移、重組，全面細(xì)致的思考才能得出正確的結(jié)論．