Question

18．硫酸亚铁铵晶体（FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•xH₂O）俗称莫尔盐．某化学兴趣小组用废铁屑为原料制备莫尔盐，并探究其性质．
资料：废铁屑中含有FeS等杂志，FeSO₄的溶解度曲线如图1所示．
实验一  制备莫尔盐
莫尔盐的制备流程如图2．
（1）步骤①利用图3装置制备硫酸亚铁溶液，B装置的作用是防止倒吸．
（2）步骤①中过滤时，要趁热进行的原因是FeSO₄在温度低时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有FeSO₄•7H₂O析出．
（3）步骤②利用溶解度差异制取莫尔盐，操作顺序是b→c→a→d．
a．过滤b．加热浓缩c．冷却结晶d．洗涤干燥
实验二  测定莫尔盐（FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•xH₂O）的组成
取2分7.84g的莫尔盐，分别进行实验：一份配成250mL溶液，取25.00mL用0.020mol•L^-1的酸性KMnO₄标准溶液滴定，到达滴定终点是，消耗标准溶液20.00mL；另一份莫尔盐保持200℃加热至恒重，称重为5.68g．（已知：莫尔盐在200℃以下仅失去结晶水）
（4）滴定反应的离子方程式为5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（5）用酸性高锰酸钾溶液滴定，判断终点的现象为滴入最后一滴高锰酸钾溶液，溶液呈紫红色且半分钟不变．
（6）x=6．
实验三  探究莫尔盐的抗氧化能力
（7）将滴有KSCN的莫尔盐溶液暴露在空气中，放置一段时间后，溶液会逐渐变红．请设计简单实验证明莫尔盐溶液比硫酸亚铁溶液抗氧化能力更强．
答：分别取相同体积、相同浓度的莫尔盐溶液和硫酸亚铁溶液于两支试管中，滴入KSCN溶液，再滴入氯水，观察溶液变红色的快慢判断．

Answer 1

分析 （1）B装置是安全瓶防止氢氧化钠溶液倒吸；
（2）硫酸亚铁铵的溶解度小；
（3）利用溶解度差异制取莫尔盐，应是冷却热饱和溶液的方法，加热浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到溶质晶体；
（4）滴定实验是高锰酸钾溶液滴定亚铁离子反应生成铁离子、锰离子和水，结合电荷守恒配平书写离子方程式；
（5）高锰酸钾本身有颜色，滴定亚铁离子不需要指示剂，当滴加最后一滴溶液后，溶液变成紫红色，30S内不褪色，说明达到滴定终点；
（6）依据高锰酸钾和亚铁离子反应计算亚铁离子物质的量，得到250ml溶液中亚铁离子物质的量，化学式可知，莫尔盐物质的量和亚铁离子物质的量相同，结合受热分解固体质量减小的为结晶水的质量，计算物质的量，得到x；
（7）分别取相同体积、相同浓度的莫尔盐溶液和硫酸亚铁溶液于两支试管中，滴入KSCN溶液，再滴入氯水，观察溶液变红色的快慢判断．

解答 解：（1）废铁屑中含有FeS，与稀硫酸反应生成硫化氢气体和氢气，硫化氢气体被氢氧化钠吸收，为防止溶液倒吸，B装置起到防止倒吸的主要作用，
故答案为：防倒吸；
（2）步骤①中过滤时，要趁热进行的原因是，如果不趁热过滤就会有FeSO₄•7H₂O析出，
故答案为：FeSO₄在温度低时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有FeSO₄•7H₂O析出；
（3）利用溶解度差异制取莫尔盐，通过加热浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到溶质晶体，操作顺序是bcad，
故答案为：bcad；
（4）滴定反应的离子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（5）高锰酸钾本身有颜色，滴定亚铁离子不需要指示剂，当滴加最后一滴溶液后，溶液变成紫红色，30S内不褪色，说明达到滴定终点，故答案为：加入最后一滴KMnO₄溶液紫红色不褪，且半分钟内不褪色；
（6）反应5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，配成250mL溶液，取25.00mL用0.020mol•L^-1的酸性KMnO₄标准溶液滴定，到达滴定终点是，消耗标准溶液20.00mL
5Fe²⁺～MnO₄^-，
5         1
n（Fe）    0.02mol/L×0.02L
n（Fe）=0.002mol
250ml溶液中含亚铁离子0.02mol，（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•xH₂O为0.02mol，
保持200℃加热至恒重，称重为5.68g．失去结晶水质量=7.84g-5.68g=2.16g
n（H₂O）=$\frac{2.16g}{18g/mol}$=0.12mol
据硫酸亚铁铵的化学式为（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•xH₂O，根据原子守恒，得到x=6，
故答案为：6；
（7）分别取相同体积、相同浓度的莫尔盐溶液和硫酸亚铁溶液于两支试管中，滴入KSCN溶液，再滴入氯水，观察溶液变红色的快慢判断，莫尔盐溶液出现红色的时间晚，说明莫尔盐溶液比硫酸亚铁溶液抗氧化能力更强，
故答案为：分别取相同体积、相同浓度的莫尔盐溶液和硫酸亚铁溶液于两支试管中，滴入KSCN溶液，再滴入氯水，观察溶液变红色的快慢判断．

点评 本题考查制备实验方案的设计，综合性较强，注意晶体析出时含结晶水的计算方法，实验分析和设计的分析应用，难度较大．