题目内容
【题目】工业废弃物的资源化回收再利用，可以更大限度地发挥原材料的价值。某教师在指导学生做研究性学习时，拟利用废铁屑在实验室制备FeSO4溶液，再与等物质的量的(NH4)2SO4反应，制备补血剂硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，相对分子质量为392]。硫酸亚铁铵晶体比一般亚铁盐稳定，在空气中不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇。
(1)废铁屑的净化：将废铁屑投入10%的碳酸钠溶液中并加热5~10min，通过倾析法弃去纯碱溶液，并用蒸馏水洗净废铁屑，待用。
(2)酸浸净化后的废铁屑：将2gFe粉、10mL3mol·L-1的H2SO4溶液加入烧瓶中反应，用如图所示装置制备FeSO4溶液。保持温度70~80℃，适当添加水以补充被蒸发掉的水分，并控制溶液的pH，至反应无明显气泡产生，停止加热，过滤，称量残留固体质量。
①反应过程中会产生少量H2S、PH3等气体，需使用封闭装置。写出用CuSO4溶液吸收H2S气体的化学反应方程式：____________________________
②反应过程中使用过量铁粉的目的是____________________________
(3)制备(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O：向FeSO4溶液中加入一定质量的(NH4)2SO4固体，70~80℃条件下溶解后，趁热倒入50mL乙醇中，析出晶体。
实验中，需对过滤出产品的母液(pH<1)进行处理。室温下，分别取母液并向其中加入指定物质，反应后的溶液中主要存在的一组离子正确的是_____ (填序号)。
A.通入过量Cl2：Fe2+、H+、NH4+、Clˉ、SO42ˉ
B.加入过量KSCN溶液：K+、NH4+、Fe3+、SO42ˉ、SCNˉ
C.加入过量NaOH溶液：Na+、Fe2+、NH4+、SO42ˉ、OHˉ
D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液：Na+、SO42ˉ、Clˉ、ClOˉ、OHˉ
(4)产品纯度测定：称取ag产品溶于水，配制成500mL溶液，取25.00mL待测液，用浓度为cmol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定。重复上述操作2次实验结果如下：
该产品的纯度为____________________________(用含a、c的代数式表示)。
有同学提出，测定产品中SO42ˉ的含量也可测定产品的纯度，请补充完整实验方案：称取约0.4g样品，溶于70mL水，__________________________________________________，将沉淀移入坩埚，灼烧至恒重，记录数据(实验中必须使用的试剂有：2mol·L-1的HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。
【答案】CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4 避免Fe2+被氧化为Fe3+ D 980c/a×100% 加入2mol/LHCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤，洗涤沉淀，直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊
【解析】
（2）①实验室用CuSO4溶液吸收H2S气体，生成硫酸和硫化铜；
②铁粉具有还原性，反应过程中使用过量铁粉的目的是避免Fe2+被氧化为Fe3+；
（3）根据离子共存的判断方法进行解析；
（4）第一次与第二次、第三次相差较大，忽略不计，消耗高锰酸钾溶液的体积为（25.02+24.98）/2mL=25mL，根据离子反应方程式进行计算；测定产品中SO42ˉ的含量也可测定产品的纯度，具体实验方案为：称取约0.4g样品，溶于70mL水，加入2mol/LHCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤，洗涤沉淀，直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊，将沉淀移入坩埚，灼烧至恒重，记录数据。
（2）①实验室用CuSO4溶液吸收H2S气体，生成硫酸和硫化铜，化学反应方程式为：CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4，故答案为CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4。
②铁粉具有还原性，反应过程中使用过量铁粉的目的是避免Fe2+被氧化为Fe3+，故答案为避免Fe2+被氧化为Fe3+。
（3）据已知信息可知，母液中主要存在的离子有Fe2+、H+、NH4+、SO42ˉ，
A.通入过量Cl2，溶液中的Fe2+不能大量共存，且主要存在的离子应包括ClO-，故A错误；
B.加入过量KSCN溶液，溶液中的Fe3+与SCNˉ不能大量共存，故B错误；
C.加入过量NaOH溶液，溶液中的Fe2+与NH4+均不能大量存在，故C错误；
D.加入过量NaClO和NaOH的混合溶液，H+与OHˉ发生中和反应生成水，NH4+以NH3的形式逸出，Fe2+先转化为Fe3+，（2Fe2++ClO-+H2O=2Fe3++Cl-+2OH-），再以Fe(OH)3的形式除去，则反应后的溶液中主要存在的离子为：Na+、SO42ˉ、Clˉ、ClOˉ、OHˉ，故D正确。
故答案为D。
（4）因为第一次与第二次、第三次相差较大，忽略不计，消耗高锰酸钾溶液的体积为（25.02+24.98）/2mL=25mL，根据离子反应方程式，得出：n[（NH4）2SO4FeSO46H2O]=5n（KMnO4）=25×10-3×c×5mol，则500mL溶液中含有n[（NH4）2SO4FeSO46H2O]=25×10-3×c×5×500/25mol=2.5cmol，所以该产品的质量分数=2.5c×392/a×100%=980c/a×100%，
测定产品中SO42ˉ的含量也可测定产品的纯度，具体实验方案为：称取约0.4g样品，溶于70mL水，加入2mol/LHCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤，洗涤沉淀，直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊，将沉淀移入坩埚，灼烧至恒重，记录数据；故答案为980c/a×100%；加入2mol/LHCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，过滤，洗涤沉淀，直至滤液滴加AgNO3溶液不出现浑浊。
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