Question

【题目】(NH4)2Fe(SO4)26H2O(M=392g/mol)又称摩尔盐，简称FAS，它是浅蓝色绿色晶体，可溶于水，难溶于水乙醇。某小组利用工业废铁屑进行下列实验。请按要求回答下列问题：

Ⅰ. FAS的制取。流程如下：

(1)步骤①加热的目的是_________________________。

(2)步骤②必须在剩余少量铁屑时进行过滤，其原因是(用离子方程式表示)： ______________。

Ⅱ.NH4+含量的测定。装置如图所示：

实验步骤：①称取FAS样品a g，加水溶解后，将溶液注入Y中

②量取b mL c1 mol/LH2SO4溶液于Z中

③向Y加入足量NaOH浓溶液，充分反应后通入气体N2，加热(假设氨完全蒸出)，蒸氨结束后取下Z。

④用c2mol/LNaOH标准溶液滴定Z中过量的硫酸，滴定终点时消耗d mLNaOH标准溶液。

(3)仪器X的名称______________；N2的电子式为______________。

(4)步骤③蒸氨结束后，为了减少实验误差，还需要对直形冷凝管进行处理的操作是__________________；NH4+质量百分含量为(用代数式表示)__________________。

Ⅲ. FAS纯度的测定。称取FAS m g样品配制成500 mL待测溶液。分别取20.00mL待测溶液，进行如下方案实验：

(5)方案一：用0.01000mol/L的酸性KMnO4溶液进行滴定。滴定过程中需用到的仪器中(填图中序号)_________。滴定中反应的离子方程式为____________________。

① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧

(6)方案二： 待测液 固体n g ；则FAS的质量百分含量为(用代数式表示)_____________________________。

(7)方案一、二实验操作均正确，却发现方案一测定结果总是小于方案二的，其可能的原因是_______________；为验证该猜测正确，设计后续实验操作为_________________，现象为______________。

Answer 1

【答案】加快并促进Na2CO3水解，有利于除去油污 Fe+2Fe3+=3Fe2+ 分液漏斗 用少量蒸馏水冲洗冷凝管内通道2~3次，将洗涤液注入到锥形瓶Z中 ×100% ①④⑤⑥ MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O ×100% 部分Fe2+被氧气氧化 取少量待测溶液于试管中，加入少量KSCN溶液 溶液变红色

【解析】

废铁屑用热的Na2CO3溶液除去表面的油污后，加稀硫酸溶解，Fe与H2SO4反应产生硫酸亚铁溶液，加硫酸铵晶体共同溶解，经过蒸发浓缩、冷却晶体、过滤、洗涤、干燥得到莫尔盐FAS，以此分析解答。

Ⅰ．(1)步骤①是用碳酸钠溶液除去废铁屑表面的油污，该盐是强碱弱酸盐，水解使溶液显碱性，由于盐的水解反应是吸热反应，加热，可促进盐的水解，使溶液碱性增强，因而可加快油污的除去速率；

(2)亚铁离子易被氧化，少量铁还原氧化生成的Fe3+，反应的离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+；

(3)根据图示可知：仪器X的名称为分液漏斗；N原子最外层有5个电子，两个N原子之间共用3对电子形成N2，使每个N原子都达到最外层8个电子的稳定结构，故N2的电子式为；

(4)蒸出的氨气中含有水蒸气，使少量的氨水残留在冷凝管中，为减小实验误差，用少量蒸馏水冲洗冷凝管内通道2~3次，将洗涤液注入到锥形瓶Z中；

根据反应方程式2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4，2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O，可得物质之间的物质的量关系为：n(NH3)+n(NaOH)=2n(H2SO4)，n(H2SO4)= b×10-3L×c1 mol/L=bc1×10-3mol，

n(NaOH)=c2mol/L×d×10-3L=c2d×10-3mol，所以n(NH3)=2n(H2SO4)-n(NaOH)=2bc1×10-3mol- c2d×10-3mol=(2bc1-dc2)×10-3mol；根据N元素守恒可知该摩尔盐中含有的NH4+的物质的量为n(NH4+)=(2bc1-dc2)×10-3mol，故NH4+质量百分含量为×100%；

(5)用0.01000mol/L的酸性溶液滴定溶液中的Fe2+离子，酸性溶液盛装在酸式滴定管中，盛装待测液需要使用④锥形瓶，滴定管需要固定，用到⑤铁架台及⑥铁夹。故滴定过程中需用到的仪器是①④⑤⑥；KMnO4将Fe2+氧化为Fe3+，KMnO4被还原为Mn2+，同时产生了水，根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒，可得滴定中反应的离子方程式为MnO4-+5Fe2++8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；

(6)根据元素守恒可得：(NH4)2Fe(SO4)26H2O～2SO42-～2BaSO4，

n(BaSO4)=mol，则n[(NH4)2Fe(SO4)26H2O]=n(BaSO4)=×mol=mol，则500mL溶液中含有的(NH4)2Fe(SO4)26H2O的物质的量为mol×，则mg样品中FAS的质量百分含量为×100%=；

(7)已知实验操作都正确，却发现甲方案的测定结果总是小于乙方案，其可能的原因是Fe2+被空气中的氧气部分氧化，设计简单的化学实验验证上述推测的实验过程为：取少量FAS溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液变为红色，说明Fe2+已被空气部分氧化。