Question

硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]又稱摩爾鹽．某興趣小組為了制備硫酸亞鐵銨，上網(wǎng)查閱到硫酸銨、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨三種鹽的溶解度（單位為g/100g水）如表：

溫度/℃	10	20	30	40	50	70
（NH4）2SO4	73.0	75.4	78.0	81.0	84.5	91.9
FeSO4?7H2O	40.0	48.0	60.0	73.3	-	-
（NH4）2SO4?FeSO4?6H2O	18.1	21.2	24.5	27.9	-	-

1制備晶體．該興趣小組設計了制取少量摩爾鹽的流程如下：

試回答下列問題：
①步驟3中進行“趁熱快速過濾”，可采取的措施是

 

（寫出1種），趁熱過濾的目的是

 

；
②步驟4中加熱濃縮至

 

時為止；
③）步驟4中析出的晶體不含（NH₄）₂SO₄、FeSO₄的原因是

 

，理論上制得的摩爾鹽的質(zhì)量為

 

．
（2）純度分析．為了測定產(chǎn)品中Fe³⁺雜質(zhì)含量，進行下列定量分析：
①配制Fe³⁺濃度為1.0mg/mL的標準溶液100mL．稱取

 

mg高純度的硫酸鐵銨（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O，加2.00mL經(jīng)處理的去離子水，振蕩溶解后，加入2mol?L^-1 HBr溶液1mL和1mol?L^-1 KSCN溶液0.5mL，加水制成100mL溶液．配制過程中必須用到的定量儀器為

 

（選填編號）．
a．精確度為0.001g的電子天平     b．精確度為0.1mg的電子天平
c.100mL容量瓶         d．酸式滴定管      e.10mL量筒
②將上述溶液稀釋為濃度分別為0.2、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0（單位：mg/L）的溶液．分別測定不同濃度溶液對光的吸收程度，并將測定結果繪制成曲線如圖．

③取該興趣小組所得的硫酸亞鐵銨產(chǎn)品，按步驟①配得產(chǎn)品溶液10mL，稀釋至100mL，然后按步驟②的方法進行測定，兩次測定所得的吸光度分別為0.490、0.510，則該興趣小組所配產(chǎn)品硫酸亞鐵銨溶液中所含F(xiàn)e³⁺濃度為

 

mg/L．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計,探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗設計題

分析：（1）①FeSO₄在低溫時溶解度較小，如果不趁熱過濾就會有FeSO₄?7H₂O晶體析出，過濾時會出現(xiàn)漏斗堵塞現(xiàn)象；
②加熱濃縮至液體表面出現(xiàn)晶膜，即可停止加熱；
③從題中溶解度表中可知：在相同溫度下（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的溶解度比（NH₄）₂SO₄、FeSO₄都要小，摩爾鹽先析出；
根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒可得關系式Fe～（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O，然后根據(jù)鐵的質(zhì)量計算出生成高純度的硫酸鐵銨（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O的質(zhì)量；
（2）①根據(jù)n=cV、m=nM計算出鐵離子的質(zhì)量，再依據(jù)關系式Fe³⁺～（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O得m[（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O]；
根據(jù)配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液方法進行解答；
③兩次測定所得的吸光度分別為0.490、0.510，計算出其取其平均值為0.500，然后結合圖象中曲線數(shù)據(jù)計算出該興趣小組所配產(chǎn)品硫酸亞鐵銨溶液中所含F(xiàn)e³⁺濃度．

解答： 解：（1）①因為FeSO₄在低溫時溶解度較小，應采用趁熱過濾，如果不趁熱過濾就會有FeSO₄?7H₂O晶體析出，過濾時會出現(xiàn)漏斗堵塞現(xiàn)象，
故答案為：將漏斗置于沸水中預熱后進行快速熱過濾；防止FeSO₄?7H₂O晶體析出；
②加熱濃縮至液體表面出現(xiàn)晶膜，停止加熱，冷卻使晶體析出，故答案為：液體表面出現(xiàn)晶膜；
③從題中溶解度表中得出在相同溫度下，（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的溶解度比（NH₄）₂SO₄、FeSO₄都要小，摩爾鹽先析出；
根據(jù)鐵元素質(zhì)量守恒可得關系式Fe～（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O，而M[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]=392g?mol^-1，
加入鐵屑m₁g，剩余的鐵屑為m₂，則溶解的鐵粉的質(zhì)量為：（m₁-m₂）g，
得出生成晶體的質(zhì)量為：m[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]=

(m1-m2)g

56g/mol

×392g/mol=7（m₁-m₂）g，
故答案為：在相同溫度下，（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的溶解度比（NH₄）₂SO₄、FeSO₄都要小；7（m₁-m₂）g；
（2）①在Fe³⁺濃度為1.0mg/mL的標準溶液100mL中，m（Fe³⁺）=1.0mg/mL×100mL=100.0mg，
依據(jù)關系式Fe³⁺～（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O得：m[（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O]=100.0mg×

482

56

=860.7mg；
稱取860.7mg晶體需精確度為0.1mg的電子天平，配制100 mL溶液，需100 mL容量瓶，即選bc，
故答案為：860.7； bc；
③兩次測定所得的吸光度分別為0.490、0.510，取其平均值為0.500，從吸光度可以出濃度為7 mg/L，又因配得產(chǎn)品溶液10mL，稀釋至100 mL，故原產(chǎn)品硫酸亞鐵銨溶液中所含F(xiàn)e³⁺濃度為：7mg/L×

100mL

10mL

=70mg/L，
故答案為：70．

點評：本題通過硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]的制備，考查了化學實驗方案設計的方法，正確分析制備流程和反應原理為解答本題的關鍵，試題綜合性較強、涉及的知識點較多，充分考查了學生的分析、理解能力及靈活應用所學知識解決實際問題的能力．