题目内容

17.硫酸亚铁铵是一种浅蓝绿色晶体,俗称摩尔盐.
其化学式为:FeSO4•(NH42SO4•6H2O 硫酸亚铁在空气中易被氧化,而形成摩尔盐后就稳定了.硫酸亚铁铵可由硫酸亚铁与硫酸铵等物质的量混合制得.三种盐的溶解度(单位为g/100g水)如下表:
温度/℃102030405070
(NH42SO473.075.478.081.084.591.9
FeSO4•7H2O40.048.060.073.3--
摩尔盐18.121.224.527.931.338.5
如图是模拟工业制备硫酸亚铁铵晶体的实验装置
回答下列问题:
Ⅰ.(1)先用30%的氢氧化钠溶液煮沸废铁屑(含少量油污、铁锈、FeS等),再用清水洗净,用氢氧化钠溶液煮沸的目的是除去铁屑中油污
(2)将处理好的铁屑放入锥形瓶中,加入稀硫酸,锥形瓶中发生反应的离子方程式可能为ABCD(填序号)
A.Fe+2H+═Fe2++H2↑               B.Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O
C.2Fe3++H2S═2Fe2++S↓+2H+         D.2Fe3++Fe═3Fe2+
(3)利用容器②的反应,向容器①中通入氢气,应关闭活塞A,打开活塞BC(填字母).容器③中NaOH溶液的作用是吸收硫化氢气体,防止污染空气;向容器①中通人氢气的目的是防止亚铁离子被氧气氧化
Ⅱ.待锥形瓶中的铁屑快反应完时,关闭活塞B、C,打开活塞A,继续产生的氢气会将锥形瓶中的硫酸亚铁(含极少部分未反应的稀硫酸)压到饱和硫酸铵溶液的底部.在常温下放置一段时间,试剂瓶底部将结晶出硫酸亚铁铵.硫酸亚铁与硫酸铵溶液混合就能得到硫酸亚铁铵晶体,其原因是硫酸亚铁铵的溶解度最小;从容器①中分离并得到纯净硫酸亚铁铵晶体的操作方法是过滤、用酒精洗涤、干燥
Ⅲ.制得的硫酸亚铁铵晶体中往往含有极少量的Fe3+,为测定晶体中Fe2+的含量,称取一份质量为20.0g的硫酸亚铁铵晶体样品,制成溶液.用0.5mo1/LKMnO4溶液滴定,当溶液中Fe2+全部被氧化,MnO?4被还原成Mn2+时,耗KMnO4溶液体积20.00mL.滴定时,将KMnO4溶液装在酸式(填酸式或碱式)滴定管中,判断反应到达滴定终点的现象为溶液刚出现紫红色,保持30s不变;晶体中FeSO4的质量分数为38%.

分析 Ⅰ.(1)氢氧化钠溶液在加热条件下能使油污发生水解;
(2)铁屑中含有铁锈(Fe2O3)、FeS等,都与硫酸发生反应,反应后的产物Fe3+与S2-、Fe2+也可以发生氧化还原反应;
(3)亚铁离子能被空气中的氧气氧化,氢氧化钠溶液能吸收含杂质的铁屑与硫酸反应产生的硫化氢气体,防止污染空气;
Ⅱ.在溶液中溶解度小的物质先析出;从溶液中析出的硫酸亚铁铵晶体表面有硫酸、水等杂质,需要除杂、干燥;
Ⅲ.KMnO4溶液有强氧化性,容易氧化橡皮;高锰酸钾溶液滴入亚铁盐溶液中,高锰酸钾溶液会褪色,如果高锰酸钾溶液的颜色不褪色说明加入的高锰酸钾溶液已经足量,据此电子得失守恒得关系式5FeSO4~KMnO4,可以计算出FeSO4的质量,再根据 $\frac{FeS{O}_{4}}{样品的质量}$×100%得到晶体中FeSO4的质量分数.

解答 解:Ⅰ.(1)氢氧化钠溶液在加热条件下能使油污发生水解,所以用氢氧化钠溶液煮沸的目的是除去铁屑中油污,故答案为:除去铁屑中油污;
(2)铁屑中含有铁锈(Fe2O3)、FeS等,都与硫酸发生反应,反应后的产物Fe3+与S2-、Fe2+也可以发生氧化还原反应,故选:ABCD;
(3)亚铁离子能被空气中的氧气氧化,所以要通入氢气,排除空气,防止亚铁离子被氧气氧化,氢氧化钠溶液能吸收含杂质的铁屑与硫酸反应产生的硫化氢气体,防止污染空气,所以利用容器②的反应,向容器①中通入氢气,应先将气体通过氢氧化钠溶液,再通入容器①,所以应关闭活塞A,打开活塞BC,
故答案为:A;BC;吸收硫化氢气体,防止污染空气;防止亚铁离子被氧气氧化;
Ⅱ.根据表中的数据可知,硫酸亚铁、硫酸铵、硫酸亚铁铵三种物质中,硫酸亚铁铵的溶解度最小,所以硫酸亚铁铵在溶液中先析出,从溶液中析出的硫酸亚铁铵晶体表面有硫酸、水等杂质,需要除杂、干燥,所以从容器①中分离并得到纯净硫酸亚铁铵晶体的操作方法是过滤、用酒精洗涤、干燥,
故答案为:硫酸亚铁铵的溶解度最小;过滤、用酒精洗涤、干燥;
Ⅲ.KMnO4溶液有强氧化性,容易氧化橡皮,所以将KMnO4溶液装在酸式滴定管中,高锰酸钾溶液滴入亚铁盐溶液中,高锰酸钾溶液会褪色,如果高锰酸钾溶液的颜色不褪色说明加入的高锰酸钾溶液已经足量,所以反应到达滴定终点的现象为溶液刚出现紫红色,保持30s不变,据此电子得失守恒得关系式5FeSO4~KMnO4,可以计算出FeSO4的质量为5×0.5mo1•L-1×0.02L×152g/mol=7.6g,所以FeSO4的质量分数=$\frac{FeS{O}_{4}}{样品的质量}$×100%=$\frac{7.6}{20}$×100%=38%,
故答案为:酸式;溶液刚出现紫红色,保持30s不变;38%.

点评 本题以莫尔盐的制备为载体,考察氧化还原反应、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.

练习册系列答案
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8.二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体{K2[Cu(C2O42]•2H2O}制备流程如下:

(1)制备CuO:CuSO4溶液中滴入NaOH溶液,加热煮沸、冷却、双层滤纸过滤、洗涤.①过滤所需的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
②用蒸馏水洗涤氧化铜时,如何证明氧化铜已洗涤干净取最后一次洗涤滤液,滴入BaCl2溶液,若无白色沉淀,说明已洗涤干净
(2)①为提高CuO的利用率,让滤纸上的CuO充分转移到热的KHC2O4溶液中,以下方案正确的是ad
a.剪碎滤纸,加入到热的KHC2O4溶液中,待充分反应后趁热过滤
b.用稀硫酸溶解滤纸上的氧化铜,然后将溶液转入热的KHC2O4溶液中
c.用氢氧化钾溶液溶解氧化铜,并转入热的KHC2O4溶液中
d.在空气中灼烧滤纸,将剩余的固体转入热的KHC2O4溶液
②50℃水浴加热至反应充分,发生反应的化学方程式为2KHC2O4+CuO$\frac{\underline{\;50℃\;}}{\;}$K2[Cu(C2O42]+H2O;再经趁热过滤、沸水洗涤、将滤液蒸发浓缩得到二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体.
(3)本实验用K2CO3粉末与草酸溶液反应制备KHC2O4,此反应进行的主要原因是草酸的酸性强于碳酸.
(4)二草酸合铜(Ⅱ)酸钾晶体的制备也可以用CuSO4晶体和K2C2O4溶液反应得到.从硫酸铜溶液中获得硫酸铜晶体的实验步骤为:加入适量乙醇、蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥.
①加入适量乙醇的优点有:
a.缩短加热的时间,降低能耗;  b.降低硫酸铜的溶解度,有利于硫酸铜晶体析出.
②在蒸发浓缩的初始阶段还采用了蒸馏的操作,其目的是回收乙醇.
12.实验室制备 1,2-二溴乙烷的反应原理如下:
CH3CH2OH→CH2=CH2+H2OC   H2=CH2+Br2→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有:乙醇在浓硫酸的存在下在 l40℃脱水生成乙醚.用少量的溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如图所示,有关数据如列表如下:
 乙醇1,2-二溴乙烷乙醚
状态无色液体无色液体无色液体
密度/g•cm-30.792.20.71
沸点/℃78.513234.6
熔点/℃-1309-116
回答下列问题:
(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反应温度提高到 170℃左右,其最主要目的是d;(填正确选 项前的字母)
a.引发反应b.加快反应速度c.防止乙醇挥发d.减少副产物乙醚生成
(2)在装置 C 中应加入NaOH溶液,其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体 (填正确选项前的字母) a.水b.浓硫酸c.氢氧化钠溶液d.饱和碳酸氢钠溶液 
(3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是溴的颜色完全褪去;
(4)将 1,2-二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水,振荡后静置,产物应在下层(填“上”、“下”); 
(5)若产物中有少量未反应的 Br2,最好用b洗涤除去(填正确选项前的字母);
a.水b.氢氧化钠溶液c.碘化钠溶液d.乙醇 
(6)若产物中有少量副产物乙醚.可用的方法除去蒸馏;
(7)反应过程中应用冷水冷却装置 D,其主要目的是冷却可避免溴的大量挥发,但又不能过度冷却(如用冰水),其原因是1,2-二溴乙烷的凝固点较低(9℃),过度冷却会使其凝固而使气路堵塞.
2.亚氯酸钠(NaClO2)是一种高效氧化剂、漂白剂.已知:NaClO2饱和溶液在温度低于38℃时析出的晶体是NaClO2•3H2O,高于38℃时析出晶体是NaClO2,高于60℃时NaClO2分解成NaClO3和NaCl.利用如图所示装置制备亚氯酸钠.

完成下列填空:
(1)装置②中产生ClO2的化学方程式为2NaClO3+Na2SO3+H2SO4=2ClO2+2Na2SO4+H2O.装置③的作用是防止倒吸.
(2)从装置④反应后的溶液获得NaClO2晶体的操作步骤为:①减压,55℃蒸发结晶;②B;③E;④低于60℃干燥,得到成品.(选择合适的操作编号填空)
A.冷却到室温后,过滤           B.趁热过滤                  C.常温洗涤
D.冰水洗涤                               E.38~60℃的温水洗涤
(3)准确称取所得亚氯酸钠样品10g于烧杯中,加入适量蒸馏水和过量的碘化钾晶体,再滴入适量的稀硫酸,充分反应(ClO2-+4I-+4H+═2H2O+2I2+Cl-).将所得混合液配成250mL待测溶液.配制待测液需用到的定量玻璃仪器是250mL容量瓶;
(4)取25.00mL待测液,用2.0mol/L Na2S2O3标准液滴定(I2+2S2O32-═2I-+S4O62-),以淀粉溶液做指示剂,达到滴定终点时的现象为滴入最后一滴Na2S2O3标准液由蓝色变为无色且半分钟内不变色.重复滴定2~3次,测得所用Na2S2O3溶液体积的平均值为20.00mL.该样品中NaClO2的质量分数为90.5%.
(5)Na2FeO4和ClO2在水处理过程中分别被还原为Fe3+和Cl-.如果以单位质量的氧化剂所得到的电子数来表示消毒效率,那么ClO2、Na2FeO4、Cl2三种消毒杀菌剂的消毒效率由大到小的顺序是ClO2>Cl2>Na2FeO4.(填化学式)

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