Question

1．莫尔盐[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是化学分析中常用的还原剂．某研究性学习小组用如图所示的实验装置来制取莫尔盐，实验步骤如下：
①用30%的NaOH溶液和废铁屑混合、煮沸、冷却、分离，将分离出的NaOH溶液装入F中；
②在E中用①处理过的铁屑和稀H₂SO₄反应制取FeSO₄；
③将②制得的FeSO₄溶液与（NH₄）₂SO₄溶液混合，结晶得到莫尔盐．
试回答下列问题：
（1）利用铁屑和稀硫酸反应产生的氢气赶走装置中的氧气及硫酸铵溶液中溶解的氧，其目的是防止亚铁盐被氧化；
铁屑和稀硫酸反应产生的氢气的另外一个作用是将FeSO₄溶液压至（NH₄）₂SO₄溶液中．
（2）设计一个简单的实验证明产品中有Fe²⁺将少许所得晶体放入KSCN溶液不变色，再向溶液中加入氯水后变成血红色．．
（3）为了确定产品中亚铁离子的含量，研究小组用滴定法来测定．若取产品24.50g配成100mL溶液，取出10mL用0.10mol•L^-1KMnO₄酸性溶液滴定，消耗KMnO₄溶液10.00mL．
①试配平反应的离子方程式：
1MnO${\;}_{4}^{-}$+5Fe²⁺+8H⁺=5Fe³⁺+1Mn²⁺+4H₂O
②试求产品中莫尔盐的质量分数80.00% （NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的相对分子质量为392）．

Answer 1

分析 （1）由装置图可知，容器E的长导管插入液面以下，氢气只能从容器E的短导管出来，经过容器F加向容器D中．通入氢气排尽装置内空气，防止Fe²⁺氧化；当关闭BC，打开A时，E中气压增大，液体被压入D中，即将FeSO₄溶液压至（NH₄）₂SO₄溶液中；
（2）根据遇KSCN溶液呈血红色是Fe³⁺的特征反应，所以先加KSCN溶液，确定是否含有Fe³⁺；如果没有Fe³⁺，根据氯水的性质，再向溶液中加入氯水，观察溶液的颜色是否变化，从而确定是否含有Fe²⁺；
（3）①依据氧化还原反应电子守恒、电荷收、原子守恒配平写出离子方程式；
②根据关系式5Fe²⁺～MnO₄^-计算24.50g产品中Fe²⁺的物质的量，由（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O可知Fe²⁺的物质的量等于莫尔盐的物质的量，再根据m=nM计算莫尔盐的质量，利用质量分数定义计算．

解答 解：（1）由装置图可知，向容器F中通入氢气，应关闭活塞A，打开活塞B、C．硫酸铵溶液中的溶解O₂，容器D液面上部有O₂，Fe²⁺易被氧化为Fe³⁺，通入氢气赶走硫酸铵溶液中的溶解O₂和容器D液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺；F中的NaOH溶液的主要作用是除去混在氢气中的酸性气体；当关闭活塞B、C，打开A时，E中随着氢气的量的增大，气压增大，E中的液体被压入D中，即将FeSO₄溶液压至（NH₄）₂SO₄溶液中，
故答案为：防止亚铁盐被氧化；将FeSO₄溶液压至（NH₄）₂SO₄溶液中；
（2）将少许所得晶体放入KSCN溶液不变色，说明没有Fe³⁺，再向溶液中加入氯水后变成血红色，则含有Fe²⁺，
故答案为：将少许所得晶体放入KSCN溶液不变色，再向溶液中加入氯水后变成血红色；
（3）①高锰酸钾与Fe²⁺的反应是MnO₄^-～Mn²⁺～5e^-；Fe²⁺～Fe3⁺～e^-；依据电子守恒，铁离子和亚铁离子前乘5，依据原子守恒和电荷守恒得到反应的离子方程式为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
故答案为：1、5、8、1、5、4；  
②假设24.50g产品中Fe²⁺的物质的量为xmol，则：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
5                 1
xmol        0.01L×0.1000mol/L×10
所以x=$\frac{0.01L×0.1000mol/L×10×5}{1}$=0.05mol．
所以24.50g产品中（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的为0.05mol，
所以24.50g产品中（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的质量为0.05mol×392g/mol=19.6g．
所以24.50g产品中（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O的质量分数为$\frac{19.6g}{24.50g}$×100%=80%．
故答案为：80%．

点评 本题以莫尔盐的制备为载体，考查实验原理与装置的理解分析与评价、氧化还原反应滴定应用以计算，题目难度中等．需学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．注意（3）中计算，容易忽略所取溶液体积，为易错点．