Question

已知硫酸亚铁铵晶体为浅绿色，易溶于水、不溶于乙醇，在水中的溶解度比FeSO₄和（NH₄）₂SO₄都要小；能水解；具有还原性，但比硫酸亚铁稳定．以下是将绿矾、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体的流程图．根据下图回答：

（1）为处理废铁屑表面的油污，用10%Na₂CO₃溶液清洗，请用离子方程式表示Na₂CO₃溶液呈碱性的原因：______．
（2）步骤1中采用倾析法分离出铁屑，下列适合用倾析法的有______：
A．沉淀的颗粒较大     B．沉淀容易沉降     C．沉淀呈胶状    D．沉淀呈絮状
（3）步骤2中铁屑过量的目的是（用离子方程式表示）：______．步骤2中溶液趁热过滤的原因是______．
（4）步骤3中，加入（NH₄）₂SO₄固体后，应加热到______时，停止加热．需经过的实验操作包括：______、______、减压过滤（或抽滤）等得到较为______的晶体．
（5）抽滤装置的仪器有：______、______、安全瓶、抽气泵组成．
（6）产品中Fe²⁺的定量分析：
制得的摩尔盐样品中往往含有极少量的Fe³⁺．为了测定摩尔盐产品中Fe²⁺的含量，一般采用在酸性下用KMnO₄标准液滴定的方法．
称取4.0g的摩尔盐样品，溶于水，并加入适量稀硫酸．用0.2mo1/L KMnO₄溶液滴定，当溶液中Fe²⁺ 全部被氧化时，消耗KMnO₄溶液体积 10.00mL．
①请完成滴定过程中发生的离子方程式：
______Fe²⁺+______MnO₄^-+______=______Mn²⁺+______Fe³⁺+______H₂O
②本实验的指示剂______．
A．酚酞    B．甲基橙   C．石蕊   D．不需要
③KMnO₄溶液置于______（酸式、碱式）滴定管中
④终点颜色的变化：______．
⑤产品中Fe²⁺的质量分数为______．
（7）在25℃时，相同物质的量浓度的（NH₄）₂ CO₃、（NH₄）₂SO₄、摩尔盐三种盐溶液a，b，c，其铵根离子浓度由小到大的排列顺序为：______．（用a，b，c回答）

Answer 1

【答案】分析：（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解使Na₂CO₃溶液呈碱性．
（2）沉淀的颗粒较大，静止后容易沉降至容器底部，常用倾析法分离．
（3）防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺．
步骤2中溶液趁热过滤防止溶液冷却时，硫酸亚铁因析出而损失．
（4）步骤3中，加入（NH₄）₂SO₄固体后，溶液表面出现晶膜时，停止加热，采取蒸发浓缩、冷却结晶方法，通过减压过滤（或抽滤）等得到较为干燥的晶体．
（5）抽滤装置的仪器有布氏漏斗、抽滤瓶、安全瓶、抽气泵等组成．
（6）①Fe²⁺→Fe³⁺，铁元素化合价升高1价；MnO₄^-+→Mn²⁺，锰元素降低5价，化合价升降最小公倍数为5，故Fe²⁺系数为5，MnO₄^- 系数为1，根据元素守恒配平Mn²⁺与Fe³⁺系数，根据电荷守恒可知缺项为H⁺，并确定其系数，进而确定水的系数．
②MnO₄^-为紫色，当滴入最后一滴KMnO₄溶液，紫色不褪去，说明滴定到终点．
③KMnO₄溶液具有强氧化性，应放置在酸式滴定管中．
④溶液由无（浅绿）色变为浅紫色，半分钟内不褪色，说明滴定到终点．
⑤根据关系式5Fe²⁺～MnO₄^-，计算4g产品中Fe²⁺的物质的量，进而计算Fe²⁺的质量，再根据质量分数定义计算．
（7）（NH₄）₂SO₄溶液中只有NH₄⁺水解，（NH₄）₂ CO₃溶液中NH₄⁺、CO₃^2-相互促进水解，摩尔盐溶液中Fe²⁺，水解呈酸性，抑制NH₄⁺水解，NH₄⁺水解程度越大，NH₄⁺浓度越小．
解答：解：（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，使Na₂CO₃溶液呈碱性．
故答案为：CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-．
2）沉淀的颗粒较大，静止后容易沉降至容器底部，常用倾析法分离．沉淀呈胶状或絮状，静止后不容易沉降，不能采取倾析法分离．
故选：AB．
（3）Fe²⁺易被氧化为Fe³⁺，氧化的Fe³⁺与Fe发生反应Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺．
步骤2中溶液趁热过滤防止溶液冷却时，硫酸亚铁因析出而损失．
故答案为：Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；防止溶液冷却时，硫酸亚铁因析出而损失．
（4）步骤3中，加入（NH₄）₂SO₄固体后，溶液表面出现晶膜时，停止加热，采取蒸发浓缩、冷却结晶方法，通过减压过滤（或抽滤）等得到较为干燥的晶体．
故答案为：溶液表面出现晶膜；蒸发浓缩、冷却结晶、干燥．
（5）抽滤装置一般由布氏漏斗、抽滤瓶、安全瓶、抽气泵等组成．
故答案为：布氏漏斗、抽滤瓶．
（6）①Fe²⁺→Fe³⁺，铁元素化合价升高1价；MnO₄^-+→Mn²⁺，锰元素降低5价，化合价升降最小公倍数为5，故Fe²⁺+系数为5，MnO₄^- 系数为1，根据元素守恒可知Mn²⁺与Fe³⁺系数分别为1、5，根据电荷守恒可知缺项为H⁺，H⁺其系数为2+3×5-[2×5-1]=8，根据H元素守恒可知H₂O系数是4，所以反应离子方程式为5Fe²⁺+1MnO₄^-+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．
故答案为：5、1、8H⁺、1、5、4．
②MnO₄^-为紫色，当滴入最后一滴KMnO₄溶液，紫色不褪去，说明滴定到终点，故不需要外加指示剂．
故选：D．
③KMnO₄溶液具有强氧化性，强氧化性可以腐蚀橡胶管，使用时通常加酸，故应放置在酸式滴定管中．
故答案为：酸式．
④溶液由无（浅绿）色变为浅紫色，半分钟内不褪色，说明滴定到终点．
故答案为：溶液由无（浅绿）色变为浅紫色，半分钟内不褪色，说明滴定到终点．
⑤令4g产品中Fe²⁺的物质的量为xmol，则：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
 5                1
 xmol      0.01L×0.2mo1/L                 
所以x==0.01mol．
所以4g产品中Fe²⁺的质量0.01mol×56g/mol=0.56g．
所以4g产品中Fe²⁺的质量分数为×100%=14%．
故答案为：14%．
（7）（NH₄）₂SO₄溶液中只有NH₄⁺水解，（NH₄）₂ CO₃溶液中NH₄⁺、CO₃^2-相互促进水解，摩尔盐溶液中Fe²⁺，水解呈酸性，抑制NH₄⁺水解．三种盐溶液的浓度相同，NH₄⁺水解程度越大，NH₄⁺浓度越小，所以三种盐溶液中NH₄⁺离子浓度由小到大的排列顺序为：（NH₄）₂ CO₃＜（NH₄）₂SO₄＜摩尔盐，即a＜b＜c．
故答案为：a＜b＜c．
点评：本题以莫尔盐的制备为载体，考察盐类水解、氧化还原反应、氧化还原反应滴定应用、物质分离提纯等有关实验操作以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力．题目有一定的难度．注意基础知识的全面掌握．