Question

摩尔盐[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是化学分析中常用的还原剂．某研究性学习小组用如图所示的实验装置来制取摩尔盐，实验步骤如下，回答下列问题：
（1）用30%的NaOH溶液和废铁屑（含少量油污、铁锈、FeS等）混合、煮沸、冷却、分离，将分离出的NaOH溶液装入③中．
（2）利用容器②的反应，向容器①中通入氢气，应关闭活塞______，打开活塞______（填字母）．向容器①中通人氢气的目的是______．
（3）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．
（4）为了确定产品中亚铁离子的含量，研究小组用滴定法来测定．若取产品24.50g配成100mL溶液，取出10.00mL用0.1000mol?L^-1KMnO₄酸性溶液滴定，消耗KMnO₄溶液10.00mL．
①试配平反应的离子方程式：
______MnO₄^-+______Fe²⁺+______H⁺=______Mn²⁺+______Fe³⁺+______H₂O
②滴定时，将KMnO₄溶液装在______（酸式或碱式）滴定管中，判断反应到达滴定终点的现象为______．
③产品中摩尔盐的质量分数______．

Answer 1

解：（2）由装置图可知，向容器①中通入氢气，应关闭活塞A，打开活塞B、C．硫酸铵溶液中的溶解O₂，容器①液面上部有O₂，Fe²⁺易被氧化为Fe³⁺，通入氢气赶走硫酸铵溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺；
故答案为：A；B、C；赶走硫酸铵溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺；
（4）①高锰酸钾与Fe²⁺的反应是MnO₄^-～Mn²⁺～5e^-；Fe²⁺～Fe3⁺～e^-；依据电子守恒，铁离子和亚铁离子前乘5，依据原子守恒和电荷守恒得到反应的离子方程式为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；故答案为：1 5 8 1 5 4；
②高锰酸钾溶液具有强氧化性，需要装在酸式滴定管中，滴定终点利用高锰酸钾溶液呈紫红色做指示剂指示到终点；
故答案为：酸式； 当溶液变成紫红色且30s内不褪色；
③假设24.50g产品中Fe²⁺的物质的量为xmol，则：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
5 1
xmol 0.01L×0.1000mol/L×10
所以x==0.05mol．
所以24.50g产品中（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的为0.05mol，
所以24.50g产品中（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的质量为0.05mol×392g/mol=19.6g．
所以24.50g产品中（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的质量分数为×100%=80%．
故答案为：80%．
分析：（2）由装置图可知，容器②的长导管插入液面以下，氢气只能从容器②的短导管出来，经过容器③加向容器①中．通入氢气排尽装置内空气，防止Fe²⁺氧化；
（4）①依据氧化还原反应电子守恒、电荷收、原子守恒配平写出离子方程式：
②高锰酸钾溶液具有强氧化性，需要装在酸式滴定管中，滴定终点利用高锰酸钾溶液呈紫红色做指示剂指示到终点；
③根据关系式5Fe²⁺～MnO₄^-计算24.50g产品中Fe²⁺的物质的量，由（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O可知Fe²⁺的物质的量等于莫尔盐的物质的量，再根据m=nM计算莫尔盐的质量，利用质量分数定义计算．
点评：本题以莫尔盐的制备为载体，考查物质分离提纯等有关实验操作、实验原理与装置的理解分析与评价、对催化能力的探究实验的理解、氧化还原反应滴定应用以计算、以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力等．题目有一定的难度．需学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．注意（4）中计算，容易忽略所取溶液体积，为易错点．