Question

A晶体是一种矾，溶于水可电离出三种离子．用A进行如下实验：
①准确称量3.92g晶体溶于适量的稀硫酸，配成100mL浅绿色溶液X
②取少量X于试管中滴加KSCN溶液，无现象，再滴加氯水，溶液呈红色
③取20.00mLX于锥形瓶中，用0.02mol/LKMnO₄溶液滴定（酸性KMnO₄被还原成Mn²⁺，Mn²⁺在溶液中几乎呈无色），当到达终点时，用去KMnO₄溶液20.00mL
④取20.00mLX于试管中加入浓NaOH溶液加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝且恰好能被40.00mL0.10mol/LHCl溶液完全吸收
⑤另取20.00mLX向其中加入足量的BaCl₂溶液，将沉淀过滤、洗涤，反复烘干并称量得1.00g．
试回答下列问题：
（1）本实验的目的是______．
（2）把A溶于稀硫酸而不直接溶于水的原因是______．
（3）第③步操作中，对滴定管的使用主要有以下几步：a用蒸馏水洗涤；b 必要操作；c装入标准液；d 赶走尖嘴部分的气泡；e 调节液面在“0或0刻度”以下．上述b步骤的必要操作是______；若无此步骤则会使该离子在A晶体中的含量______（填“偏高”、“偏低”或“不变”）．
（4）第⑤步中证明沉淀洗净的操作是______．
（5）此实验中有一步设计错误，它是第______步（填编号），正确地设计应为______．
（6）如果通过实验测得3.92g晶体中含有的阴离子全部形成钡盐沉淀的质量为4.66g，则A的化学式为______．

Answer 1

解：（1）依据题干信息和实验步骤，结合（6）的要求分析，实验目的是沉淀A的组成；
故答案为：测定A晶体的组成；
（2）钒是硫酸盐，配制浅绿色溶液为亚铁离子的颜色；加入酸中溶解是为了抑制亚铁离子的水解，避免亚铁离子水解变浑浊；
故答案为：抑制Fe²⁺的水解；
（3）滴定管用待装液润洗2-3次，用0.02mol/LKMnO₄溶液滴定，高锰酸钾溶液装在酸式滴定管中，所以酸式滴定管需要用0.02mol/LKMnO₄溶液润洗滴定管两次；无此操作，直接装液会稀释高锰酸钾溶液，反应过程中消耗的标准液增大，c（待测）=；判断结果偏高；
故答案为：用0.02mol/LKMnO₄溶液润洗滴定管两次；偏高；
（4）沉淀为硫酸钡沉淀，是否洗净的检验方法，可以利用洗出液中检验是否含有钡离子检验，所以取洗出液少许，加入稀硫酸，弱无沉淀生成，则证明已经洗净，弱生成沉淀，则说明没有洗净；
故答案为：取最后的洗出液少许滴加稀硫酸，若无沉淀则证明已洗净；
（5）第⑤步直接加入过量氯化钡，沉淀会有其他离子干扰，不一定是硫酸钡沉淀，所以应先加入稀盐酸排除其他离子的干扰，在加入过量氯化钡溶液全部沉淀硫酸根离子生成硫酸钡沉淀，过滤、洗涤后称重；
故答案为：直接取一定量A向其中加入稀盐酸，再加入足量的BaCl₂溶液，将沉淀过滤、洗涤，反复烘干并称量沉淀的质量．
（6）①准确称量3.92g晶体溶于适量的稀硫酸，配成100mL浅绿色溶液X，判断溶液中含有亚铁离子；A晶体是一种矾证明是硫酸盐，溶解后溶液中含有硫酸根离子；
②取少量X于试管中滴加KSCN溶液，无现象，再滴加氯水，溶液呈红色，证明晶体中无三价铁离子只含有亚铁离子；
③取20.00mLX于锥形瓶中，用0.02mol/LKMnO₄溶液滴定（酸性KMnO₄被还原成Mn²⁺，Mn²⁺在溶液中几乎呈无色），当到达终点时，用去KMnO₄溶液20.00mL；依据5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，定量关系计算亚铁离子物质的量为0.002mol；则100ml中 含有0.01mol；
④取20.00mLX于试管中加入浓NaOH溶液加热，生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，证明含有铵根离子，且恰好能被40.00mL0.10mol/LHCl溶液完全吸收，发生反应NH₃+HCl=NH₄Cl，则溶液中含铵根离子物质的量为0.004mol；则100ml溶液中含NH₄⁺物质的量为0.02mol；
通过实验测得3.92g晶体中含有的阴离子全部形成钡盐沉淀的质量为4.66g，通过以上分析判断阴离子为硫酸根离子生成沉淀为硫酸钡沉淀，计算含有硫酸根离子物质的量为0.02mol；
3.92g晶体中含Fe²⁺离子物质的量为0.01mol，质量为0.56g；NH₄⁺物质的量为0.02mol，质量为0.36g；SO₄^2-物质的量0.02mol，质量为1.92g；依据晶体质量可知含结晶水的质量=3.92g-0.56g-0.36g-1.92g=1.08g；物质的量为0.06mol，则化学式为n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.02：0.01：0.02：0.06=2：1：2：6，则化学式为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O；
故答案为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O；
分析：（1）依据实验步骤分析判断实验目的是沉淀晶体组成；
（2）依据①②判断盐为钒是硫酸盐，配制浅绿色溶液为亚铁离子的颜色；加入酸中溶解是为了抑制亚铁离子的水解；
（3）依据滴定实验中 标准液装入滴定管的操作分析，滴定管用待装液润洗2-3次；依据c（待测）=分析，标准液用量对结果的影响；
（4）验证洗涤液中是否含有钡离子证明；
（5）不能排除阴离子的干扰，依据硫酸根离子的检验方法进行沉淀；
（6）依据实验现象判断含有铵根离子、亚铁离子、硫酸根，结合滴定实验数据和沉淀固体沉淀质量计算各离子物质的量写出化学式；
点评：本题考查了物质定量测定的实验方法应用，物质性质的分析判断，质量守恒的应用，实验现象的判断，化学式的计算应用主要考查亚铁离子、铵根离子、硫酸根离子、钒的检验和理解，题目难度中等．