Question

13．硫酸亚铁铵俗名摩尔盐．化学式为x（NH₄）₂SO₄•yFeSO₄•zH₂O，可用来净水或治疗缺铁性贫血等．某实验小组利用下面的方法来测定其组成．
①NH₄⁺含量测定：称取9.8g硫酸亚铁铵晶体，加适量水溶解，注人如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加人足量lO%NaOH溶液，通入水蒸气，将样品液中的氨全部蒸出，用lOOmL 1.0mol•L^-1的盐酸标准溶液吸收．
蒸氨结束后取下接收瓶，用1.0mol•L^-1NaOH标准溶液滴定剩余的HCl，到终点时消耗50mlNaOH溶液．
②Fe²⁺含量测定：向上述实验后的三颈瓶中加入过量的3%的双氧水，充分反应后过滤、洗涤、灼烧得到2.0 g固体．
③结晶水含量测定：称取9.8g硫酸亚铁铵晶体，在质量为15g的坩埚中加热至200℃，恒温一段时间，置于空气中冷却，称量质量为22.3g；重复上述加热、冷却、称量过程，发现两次称量结果相同．回答下列问题：
（1）装置中安全管的作用原理是当三颈烧瓶中压力过大时，安全管中液面上升，使三颈烧瓶瓶中压力稳定．
（2）冰盐水的作用是防止盐酸挥发．
（3）用NaOH标准溶液滴定剩余的HCl时，可使用的指示剂是甲基橙或酚酞．
（4）测定Fe²⁺时．加人双氧水发生反应的化学方程式是2Fe（OH）₂+H₂O₂=2Fe（OH）₃．
（5）如果在测定NH₄⁺含量的过程中，亚铁元素部分被氧化，对Fe²⁺含量的测定无（填“有”或“无”）影响．
（6）根据①、②的数据，该摩尔盐晶体中n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2- ）=2：1：2，z=6．
（7）根据③的数据，发现结晶水含量测定结果偏低．从实验过程分析，可能原因是无水固体在空气中冷却时吸收了空气中水蒸气．

Answer 1

分析 （1）三颈烧瓶与圆底烧瓶连通，能平衡三颈烧瓶中的压强；
（2）温度低能防止盐酸挥发；
（3）强碱滴定强酸可以用甲基橙或酚酞作指示剂；
（4）加双氧水，Fe（OH）₂被氧化为Fe（OH）₃；
（5）亚铁离子后面也要氧化为三价铁；
（6）根据滴定盐酸消耗的氢氧化钠求出与氨气反应的盐酸物质的量以及氨气的物质的量；根据铁元素守恒计算亚铁离子的物质的量；n（SO₄^2- ）=$\frac{1}{2}$n（NH₄⁺）+n（Fe²⁺）；由题给数据可知根据物质的量之比求算z．
（7）由③中数据可知m（H₂O）=9.8g+15g-22.3g=2.5g，结晶水含量测定结果偏低，在空气中冷却时固体会吸水．

解答 解：（1）三颈烧瓶与圆底烧瓶连通，当三颈烧瓶中压力过大时，安全管中液面上升，使三颈烧瓶瓶中压力稳定；
故答案为：当三颈烧瓶中压力过大时，安全管中液面上升，使三颈烧瓶瓶中压力稳定；
（2）冰盐水温度较低，用于冷却锥形瓶中的盐酸标准溶液，防止盐酸挥发，故答案为：防止盐酸挥发；
（3）强碱滴定强酸可以用甲基橙或酚酞作指示剂，所以用NaOH标准溶液滴定剩余的HCl时，可以使用甲基橙或酚酞作指示剂，故答案为：甲基橙或酚酞；
（4）加双氧水，Fe（OH）₂被氧化为Fe（OH）₃，其反应的方程式为：2Fe（OH）₂+H₂O₂=2Fe（OH）₃，故答案为：2Fe（OH）₂+H₂O₂=2Fe（OH）₃；
（5）测定Fe²⁺的含量，是把Fe²⁺转化为氢氧化铁，再灼烧得到氧化铁，根据铁元素守恒计算，所以在测定NH₄⁺含量的过程中，亚铁元素部分被氧化，对Fe²⁺含量的测定无影响，故答案为：无；
（6）用1.0mol•L^-1NaOH标准溶液滴定剩余的HCl，到终点时消耗50mlNaOH溶液，则盐酸的物质的量n（HCl）=n（NaOH）=1.0mol•L^-1×0.05L=0.05mol，
与氨气反应的盐酸为1.0mol•L^-1×0.1L-0.05mol=0.05mol，所以氨气的物质的量为0.05mol，则n（NH₄⁺）=0.05mol；
n（Fe²⁺）=2n（Fe₂O₃）=2×$\frac{2g}{160g/mol}$=0.025mol，n（SO₄^2- ）=$\frac{1}{2}$n（NH₄⁺）+n（Fe²⁺）=$\frac{1}{2}$×0.05mol+0.025mol=0.05mol，
所以n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2- ）=0.05mol：0.025mol：0.05mol=2：1：2；
由题给数据可知9.8g摩尔盐中m（H₂O）=9.8g-m（NH₄⁺）-m（Fe²⁺）-m（SO₄^2-）=9.8g-18×0.05g-56×0.025g-96×0.05g=2.7g，
则n（H₂O）=$\frac{2.7g}{18g/mol}$=0.15mol，所以$\frac{z}{2}$=$\frac{0.15}{0.05}$，解得z=6；
故答案为：2：1：2；6；
（7）由③中数据可知m（H₂O）=9.8g+15g-22.3g=2.5g，由①②计算得到的水的质量为2.7g，结晶水含量测定结果偏低，因为固体在坩埚中加热后，在空气中冷却时固体会吸水，导致剩余固体的质量偏大，则求出的水的质量偏小；
故答案为：无水固体在空气中冷却时吸收了空气中水蒸气．

点评 本题考查物质的含量测定、中和滴定实验原理的应用、铁的化合物的性质，侧重于学生的分析能力、计算能力和实验能力的考查，题目难度中等，注意把握相关实验基本方法和注意事项．