Question

【題目】化合物(NH4)xFey(SO4)m是一種重要的化工原料。某實(shí)驗(yàn)小組為探究該物質(zhì)的組成，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

（1）探究鐵元素化合價(jià)

A.甲同學(xué)認(rèn)為鐵可能只有+3價(jià)；

B.乙同學(xué)認(rèn)為鐵可能只有+2價(jià)；

C.丙同學(xué)認(rèn)為鐵的化合價(jià)________________________________。

請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證明丙同學(xué)的結(jié)論：______________________________________。

（2）三位同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)證明，鐵的化合價(jià)為+2價(jià)。為了進(jìn)一步探究該化合物的組成，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：

①準(zhǔn)確稱取4.36g樣品，配制成100.00mL溶液A；

②準(zhǔn)確量取20.00mL溶液A，用0.0200 mol·L-1的酸性KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定其中的Fe2+離子，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積為40.00 mL；

③測定NH4+的含量；另取20.00mL溶液A，加入足量的NaOH溶液并充分加熱，用100mL0.10 mol/L的稀鹽酸吸收，再用0.10mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定吸收液，消耗NaOH的體積為60mL。

Ⅰ.寫出步驟②中發(fā)生的離子方程式__________________________________。

Ⅱ.步驟③中，加入NaOH溶液發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式______________________________；加入的指示劑是_____________________，判斷滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為_____________________，若滴定管在使用前未用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗，測得的NH4+含量將_____________(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。Ⅲ. (NH4)xFey(SO4)m的化學(xué)簡式為_________________________。

Answer 1

【答案】 既有+2價(jià)又有+3價(jià) 分別取少量待測液于2支試管中，一支加入KSCN溶液，若溶液變紅，則存 在Fe3+，另一支加入K3[Fe(CN)6]溶液，若有藍(lán)色沉淀生成則有Fe2+ 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3+ +Mn2++4H2O (NH4)2Fe2(SO4)3+6NaOH2NH3↑+2H2O+2Fe(OH)2↓+3Na2SO4 甲基橙 加入最后一滴NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液由紅色變?yōu)槌壬��?/span>30s不恢復(fù)原來顏色 偏低 (NH4)2Fe2(SO4)3

【解析】試題分析：本題考查物質(zhì)檢驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，Fe3+、Fe2+的檢驗(yàn)，方程式的書寫，酸堿中和滴定和誤差分析，化學(xué)式的確定。

（1）Fe元素常見的化合價(jià)有+2價(jià)和+3價(jià)，甲同學(xué)認(rèn)為鐵可能只有+3價(jià)，乙同學(xué)認(rèn)為鐵可能只有+2價(jià)，則丙同學(xué)認(rèn)為鐵的化合價(jià)既有+2價(jià)又有+3價(jià)。檢驗(yàn)Fe3+用KSCN溶液，檢驗(yàn)Fe2+用K3[Fe（CN）6]溶液，要證明丙同學(xué)結(jié)論的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為：分別取少量待測液于2支試管中，一支加入KSCN溶液，若溶液變紅，則存在Fe3+；另一支加入K3[Fe(CN)6]溶液，若有藍(lán)色沉淀生成則有Fe2+。

（2）I.步驟②中用酸性KMnO4溶液滴定Fe2+，酸性KMnO4將Fe2+氧化成Fe3+，KMnO4自身被還原成Mn2+，反應(yīng)的離子方程式為5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。

II.根據(jù)步驟②和離子反應(yīng)5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，20.00mL溶液A中含n（Fe2+）=5n（MnO4-）=50.02mol/L0.04L=0.004mol；根據(jù)步驟③，吸收NH3后過量的n（HCl）=n（NaOH）=0.10mol/L0.06L=0.006mol，吸收NH3的n（HCl）=0.10mol/L0.1L-0.006mol=0.004mol，根據(jù)反應(yīng)NH3+HCl=NH4Cl，20.00mL溶液A中含n（NH4+）=n（NH3）=0.004mol；根據(jù)電荷守恒n（NH4+）+2n（Fe2+）=2n（SO42-），20.00mL溶液A中n（SO42-）=0.006mol；則n（NH4+）：n（Fe2+）：n（SO42-）=x：y：m=0.004mol：0.004mol：0.006mol=2:2:3，（NH4）xFey（SO4）m的化學(xué)簡式為（NH4）2Fe2（SO4）3。向溶液A中加入足量NaOH溶液，NH4+、Fe2+都發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為（NH4）2Fe2（SO4）3+6NaOH2NH3↑+2Fe（OH）2↓+3Na2SO4+2H2O。由于用鹽酸吸收NH3后的溶中的溶質(zhì)有NH4Cl和過量的HCl，用NaOH溶液滴定過量的HCl，為了防止NH4Cl與NaOH反應(yīng)，應(yīng)選用酸性范圍內(nèi)發(fā)生顏色變化的指示劑，加入的指示劑是甲基橙。終點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是：滴入最后一滴NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液由紅色變?yōu)槌壬�且�?/span>30s內(nèi)不恢復(fù)原來的顏色。若滴定管在使用前未用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗，將導(dǎo)致消耗的NaOH溶液體積偏高，過量的HCl偏高，吸收NH3的HCl偏低，測得的NH4+含量將偏低。

III.根據(jù)II的計(jì)算，（NH4）xFey（SO4）m的化學(xué)簡式為（NH4）2Fe2（SO4）3。