Question

硫酸亞鐵可與等物質(zhì)的量的硫酸銨生成硫酸亞鐵銨：（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O，商品名稱為莫爾鹽，是一種復(fù)鹽．一般亞鐵鹽在空氣中易被氧氣氧化，形成復(fù)鹽后就比較穩(wěn)定．與其他復(fù)鹽一樣，硫酸亞鐵銨在水中的溶解度比組成它的每一種鹽的溶解度都小，且?guī)缀醪蝗苡谝掖迹�利用這一性質(zhì)可以制取硫酸亞鐵銨晶體．三種鹽的溶解度（單位為g/l00gH₂O）見下表：

溫度/℃	FeSO4?7H2O	（NH4）2SO4	（NH4）2SO4?FeSO4?6H2O
10	20.0	73.0	17.2
20	26.5	75.4	21.6
30	32.9	78.0	28.1

實驗用品：Fe屑（含少量碳）、3mol/LH₂SO₄、（ NH₄）₂SO₄、蒸餾水、無水乙醇．
實驗步驟流程圖：

請完成以下實驗記錄：
（1）步驟I中用10% Na₂CO₃的熱溶液處理鐵屑的目的是

 

，經(jīng)處理后的干燥鐵屑質(zhì)量記為m₁；
（2）將稱量好的Fe屑放入錐形瓶中，加入適量3mol/LH₂SO₄溶液，放在水浴中加熱至氣泡量產(chǎn)生較少時為止（有氫氣生成，用明火加熱注意安全）．趁熱過濾，并用少量熱水洗滌錐形瓶及濾紙，將濾液和洗滌液一起轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中．將濾紙上的固體常溫干燥后稱重，記為m₂；
（3）稱取一定質(zhì)量的（NH₄）₂SO₄，加入

 

 g（用含m₁和m₂的代數(shù)式表示，要求化簡，下同．）水配制成室溫下（20℃）的飽和溶液，并將其加入到上面實驗的蒸發(fā)皿中，緩緩加熱，濃縮至表面出現(xiàn)結(jié)晶薄膜為止．放置冷卻，得到硫酸亞鐵銨的晶體，過濾后用

 

洗滌晶體．
（4）產(chǎn)品純度的測定
先稱取產(chǎn)品1.600g，加水溶解，配成100ml溶液，移取25.00mL待測溶液與錐形瓶中，再用硫酸酸化的0.0100mol/LKMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液進行滴定其中的Fe²⁺，達到滴定終點時消耗標(biāo)準(zhǔn)液的平均值為20.00mL，則樣品中的（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？（列式計算）

Answer 1

分析：（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，使Na₂CO₃溶液呈堿性．鐵屑表面有油污，用顯堿性的Na₂CO₃溶液洗去；
（3）由題目可知參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為（m₁-m₂）g，物質(zhì)的量為

m1-m2

56

mol，根據(jù)鐵元素守恒可知，生成FeSO₄的物質(zhì)的量為

m1-m2

56

mol，由晶體（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O可知，需要（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量為

m1-m2

56

mol，進而計算質(zhì)量，20℃（NH₄）₂SO₄的溶解度為75.4g，根據(jù)溶解度計算配成飽和溶液需水的質(zhì)量．由信息可知硫酸亞鐵銨幾乎不溶于乙醇，為防止硫酸亞鐵銨損失，不用水洗．用無水乙醇洗滌硫酸亞鐵銨晶體；
（4）根據(jù)滴定時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，求出的Fe²⁺物質(zhì)的量，（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O與Fe²⁺物質(zhì)的量相等，因此可以求出（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質(zhì)量，最后帶入質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算公式．

解答：解：（1）鐵屑表面有油污，將鐵屑在Na₂CO₃溶液中加熱，Na₂CO₃溶液水解顯堿性，可使鐵屑上附著的油污水解而除去，故答案為：洗滌鐵屑表面的油污；
（3）生成FeSO₄的物質(zhì)的量為

m1-m2

56

mol，所以（NH₄）₂SO₄的物質(zhì)的量為

m1-m2

56

mol，令配成飽和溶液需水的質(zhì)量為mg，20℃（NH₄）₂SO₄的溶解度為75.4g，則：

m1-m2

56

mol×132g/mol：mg=75.4g：100g，解得：m=3.13（m₁-m₂）．得到硫酸亞鐵銨的晶體，硫酸亞鐵銨幾乎不溶于乙醇，為防止硫酸亞鐵銨損失，不用水洗，過濾后用無水乙醇洗滌晶體，
故答案為：3.13（m₁-m₂）；無水乙醇；
（4）n（MnO₄^-）=0.0100mol/L×0.02L=0.0002mol，根據(jù)滴定時發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O可知移取25.00mL待測溶液中n（Fe²⁺）=5×0.0002mol=0.001mol，則1.600g產(chǎn)品中含有的亞鐵離子的物質(zhì)的量為：0.001mol×

100

25

=0.004mol，（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O物質(zhì)的量與Fe²⁺物質(zhì)的量相等也為0.004mol，（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質(zhì)量為：0.004mol×392g/mol=1.568g，因此樣品中（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

1.568g

1.600g

×100%=98%，
答：樣品中的（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%．

點評：本題以硫酸亞鐵晶體制備實驗為起點，進一步拓展和提升來制備摩爾鹽，考差鹽類水解、溶解度、化學(xué)計算、物質(zhì)分離提純等有關(guān)實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目難度中等．注意基礎(chǔ)知識的全面掌握．