Question

亚铁盐中，FeSO₄•7H₂O露置于空气中易被氧气氧化，而莫尔盐[(NH₄)₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]露置于空气中不易被氧气氧化，是一种重要的定量分析试剂。其制备原理是：FeSO₄+(NH₄)₂SO₄+6H₂O =(NH₄)₂SO₄•FeSO₄•6H₂O。

实验室用废铁屑制备莫尔盐的过程如下：

（1）步骤I除锈的操作是：将废铁屑放入烧杯，         ，过滤，洗涤。

（2）步骤II铁屑的溶解在锥形瓶中进行，并水浴加热到60℃左右，需要的仪器是铁架台、石棉网、大烧杯、                    。

（3）步骤III中加入的（NH₄)₂SO₄与溶液中FeSO₄的物质的量需满足的关系为：n[(NH₄)₂SO₄]∶n[FeSO₄]=                        。

为了确定（NH₄)₂SO₄的用量，下列方法简便可行的是          (填编号）。

A．称量废铁屑的质量，推算所需（NH₄)₂SO₄的质量

B．称量无锈铁屑和步骤II之后剩余铁屑的质量，推算所需（NH₄)₂SO₄的质量

C．测定FeSO₄溶液的浓度和体积，推算所需（NH₄)₂SO₄的质量

（4）所得晶体样品中可能混有的杂质是FeSO₄·7H₂O和（NH₄)₂SO₄中的一种。某小组 设计了如下方案进行检验和测定，请在答题卡上完成表中内容。

序号	实验方案	实验现象和结论
步骤1	取少量样品	样品颜色可能有变化。
步骤2	步骤1后将样品转移到试管中，加入去氧蒸馏水，振荡溶解，调节至酸性，________ ___________                 __  。	若         ，说明样品中含有FeSO4·7H2O杂质。
步骤3	若步骤2证明样品不含FeSO4•7H2O杂质，再另取样品测定其中NH4+的质量分数w1与理论值w2比较。	若w1          w2，说明样品中含有（NH4)2SO4杂质。

（已知(NH₄)₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的式量为392，(NH₄)₂SO₄的式量为132）

 

Answer 1

【答案】

（16分）

（1）加入足量稀硫酸（或稀盐酸），充分搅拌   （2分）

（2）酒精灯、温度计 （4分，每空2分）

（3）1∶1    B   （4分，每空2分）

（4）（6分，每空2分）

序号	实验方案	实验现象和结论
步骤1	取少量样品  露置空气一段时间（1分）	样品颜色可能有变化。
步骤2	步骤1后将样品转移到试管中，加入去氧蒸馏水，振荡溶解，调节至酸性，_加入1～2滴KSCN溶液（2分）__	若 溶液变成血红色（2分） ，说明样品中含有FeSO4·7H2O杂质。
步骤3	若步骤2证明样品不含FeSO4 ·7H2O杂质，再另取样品测定其中NH4+的质量分数w1与理论值w2比较。	若w1  >（或大于）（1分）w2，说明样品中含有（NH4)2SO4杂质。

 

【解析】

试题分析：（1）废铁屑含有单质铁和铁锈，铁锈主要成分是氧化铁，氧化铁是碱性氧化物，易溶于强酸，生成盐和水，因此步骤I除锈的操作是：将废铁屑放入烧杯，加入足量稀硫酸（或稀盐酸），充分搅拌，过滤，洗涤；（2）水浴加热装置需要的仪器是铁架台、石棉网、大烧杯、酒精灯、温度计；（3）步骤III的原理为FeSO₄+(NH₄)₂SO₄+6H₂O =(NH₄)₂SO₄•FeSO₄•6H₂O，该反应中n[(NH₄)₂SO₄]∶n[FeSO₄]=1∶1；A项，称取废铁屑的质量，不能推断硫酸铵的量，因此废铁屑中铁锈与单质铁的组成比例未知，过量的无锈铁屑的量未知，不能确定硫酸亚铁的量，故A选项错误；B项，称量无锈铁屑和步骤II之后剩余铁屑的质量，可以计算出与稀硫酸反应时消耗单质铁的量，根据硫酸亚铁与消耗单质铁的系数之比可以求生成的硫酸亚铁的量，进而推算所需（NH₄)₂SO₄的质量，故B选项正确；C项，测定FeSO₄溶液的浓度和体积，可以求硫酸亚铁的量，进而推算所需（NH₄)₂SO₄的质量，但是需要进行滴定实验，配制标准酸性高锰酸钾溶液，因此不简便可行，故C选项错误；（4）硫酸铵是白色固体，七水合硫酸亚铁（或绿矾）是绿色固体，在空气中露置时，前者不易变质，而后者则容易被空气中的氧气氧化为铁盐，铁盐固体为黄色，因此样品露置之后颜色可能有变化；硫酸铁、硫酸亚铁都易溶于水，步骤1所得固体用去氧蒸馏水溶解，目的是防止蒸馏水中溶解的氧气氧化亚铁离子，调节至酸性后，加入KSCN溶液，溶液变为血红色，说明存在铁离子，证明样品中含有含有FeSO₄·7H₂O杂质；摩尔盐或(NH₄)₂SO₄•FeSO₄•6H₂O中NH₄⁺的质量分数计算表达式为：×100%=9.18%，而（NH₄)₂SO₄中NH₄⁺的质量分数计算表达式为：w₂=×100%=23.68%，因此理论值w₂=9.18%，若含有（NH₄)₂SO₄时，w₁介于二者9.18%与23.68%之间，所以w₁> w₂时，说明摩尔盐中含有硫酸铵杂质。

考点：考查化学实验方案的设计与评价，涉及除去废铁屑中铁锈的实验操作、水浴加热装置所用仪器、物质的量在化学方程式计算中的应用、实验方案的评价、摩尔盐中杂质成分探究实验方案的设计、包括亚铁离子的氧化、铁离子的显色反应、铵根离子质量分数测定理论值与实际值大小关系等。