Question

17．已知硫酸亚铁铵[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]（俗称莫尔盐）可溶于水，在100℃～110℃时分解，其探究其化学性质，甲、乙两同学设计了如图1实验．

I．探究莫尔盐晶体加热时的分解产物．
（1）甲同学设计如图1所示的装置进行实验．装置C中可观察到的现象是溶液变红，由此可知分解产物中有NH₃（填化学式）．
（2）乙同学认为莫尔盐晶体分解的产物中还可能含有SO₃（g）、SO₂（g）及N₂（g）．为验证产物的存在，用图2装置进行实验．
①乙同学的实验中，装置依次连按的合理顺序为：A→H→F→D→E→G．
②证明含有SO₃的实验现象是F中有白色沉淀；安全瓶H的作用是防倒吸．
II．为测定硫酸亚铁铵纯度，称取mg莫尔盐样品，配成500mL溶液．甲、乙两位同学设计了如图3两个实验方案．
甲方案：取25.00mL样品溶液用0.1000mol/L的酸性K₂Cr₂O₇溶液分三次进行滴定．
乙方案（通过NH₄⁺测定）：实验设计装置如图所示．取25.00mL样品溶液溶液进行该实验．
请回答：（1）甲方案中的离子方程式为Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O．
（2）乙方案中量气管中最佳试剂是c．
a．水    b．饱和NaHCO₃溶液  c．CCl₄       d．饱和NaCl溶液
（3）乙方案中收集完气体并恢复至室温，为了减小实验误差，读数前应进行的操作是上下移动量气管（滴定管），使左右两边液面相平．
（4）若测得NH₃为VL（已折算为标准状况下），则硫酸亚铁铵纯度为$\frac{392V×20}{44.8m}$×100%（列出计算式，硫酸亚铁铵的相对分子质量为392 ）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）莫尔盐[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]受热分解，分解时会产生氨气和二氧化硫、三氧化硫等酸性气体，根据装置图可知，碱石灰可以吸收酸性气体，氨气遇到酚酞溶液会变红色；
（2）①要检验生成SO₃（g）、SO₂（g）及N₂，在甲组实验中的装置A产生气体后，经过安全瓶后通过氯化钡溶液检验SO₃，再通过品红溶液检验SO₂，用浓氢氧化钠除去二氧化硫，用排水集气法收集氮气，据此答题；
②SO₃通入氯化钡溶液中可以产生硫酸钡沉淀，H装置导气管都是略露出胶塞，起到安全瓶作用；
Ⅱ．（1）甲方案中的反应，酸性K₂Cr₂O₇溶液氧化硫酸亚铁生成硫酸铁，亚铁离子具有还原性，易被氧化；
（2）根据氨气的溶解性和装置特点分析，氨气极易溶于水，气体通过不能是水溶液；
（3）读数时，应使左右压强相等；
（4）根据氨气的体积计算氨气的物质的量，根据N守恒计算出硫酸亚铁铵的质量，进而计算质量分数．

解答 解：Ⅰ．（1）莫尔盐[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]受热分解，分解时会产生氨气和二氧化硫、三氧化硫等酸性气体，根据装置图可知，碱石灰可以吸收酸性气体，氨气遇到酚酞溶液会变红色，所以装置C 中可观察到的现象是溶液变红，由此可知莫尔盐晶体分解的产物中有 NH₃．装置B的主要作用是 吸收分解产生的酸性气体，
故答案为：溶液变红；NH₃；
（2）①要检验生成SO₃（g）、SO₂（g）及N₂，在甲组实验中的装置A产生气体后，经过安全瓶后通过氯化钡溶液检验SO₃，再通过品红溶液检验SO₂，用浓氢氧化钠除去二氧化硫，用排水集气法收集氮气，所以装置依次连接的合理顺序为A、H、F、D、E、G，
故答案为：FDE；
②SO₃通入氯化钡溶液中可以产生硫酸钡沉淀，证明含有SO₃的实验现象是 F中有白色沉淀，H装置导气管都是略露出胶塞，起到安全瓶作用，防止液体倒吸，
故答案为：F中有白色沉淀；防倒吸；
II．（1）重铬酸钾溶液具有氧化性，能氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O，
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
（2）乙方案中，装置中的导管在液面以上，符合排液体收集气体要求，量气管中液体应不能溶解氨气，氨气易溶于水和饱和碳酸氢钠溶液、饱和氯化钠溶液，难溶于四氯化碳，故用排四氯化碳法收集，
故答案为：c；
（3）读数时，应使左右压强相等保证读数准确，可上下移动滴定管，使左右两边液面相平，
故答案为：上下移动量气管（滴定管），使左右两边液面相平；
（4）VL氨气的物质的量为：$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，
m g硫酸亚铁铵样品中含N的物质的量为$\frac{500}{25}$×$\frac{V}{22.4}$mol=$\frac{20V}{22.4}$mol，
硫酸亚铁铵的纯度为：$\frac{\frac{20V}{22.4}×\frac{1}{2}mol×392g/mol}{mg}$×100%=$\frac{392V×20}{44.8m}$×100%
故答案为：$\frac{392V×20}{44.8m}$×100%；

点评 本题考查性质实验方案设计，侧重考查学生知识综合应用、实验基本操作能力及实验方案设计能力，综合性较强，难点是排列实验先后顺序，根据实验目的及物质的性质进行排列顺序，注意要排除其它因素干扰，题目难度中等．