Question

20．硫酸亚铁铵又称莫尔盐，是浅绿色晶体．它在空气中比一般亚铁盐稳定，是常用的Fe²⁺试剂．某实验小组利用工业废铁屑制取莫尔盐，并测定其纯度．
已知：
①

	10	20	30	40	50	70
（NH4）2SO4	73.3	75.4	78.0	81.0	84.5	91.9
FeSO4•7H2O	40.0	48.0	60.0	73.3	-	-
（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O	18.1	21.2	24.5	27.9	31.3	38.5

②莫尔盐在乙醇溶剂中难溶．
Ⅰ．莫尔盐的制取

试分析：
（1）步骤2中加热方式 （填“直接加热”“水浴加热”或“沙浴”）；必须在铁屑少量剩余时，进行热过滤，其原因是防止Fe²⁺被氧化，同时热过滤可防止硫酸亚铁以晶体形式析出．
（2）步骤3中包含的实验操作名称加热浓缩、冷却结晶．
（3）产品莫尔盐最后用b洗涤（填字母编号）．
a．蒸馏水    b．乙醇   c．滤液
Ⅱ．为测定硫酸亚铁铵（NH₄）₂SO₄FeSO₄6H₂O晶体纯度，某学生取m g硫酸亚铁铵样品配制成500mL溶液，根据物质组成，甲、乙、丙三位同学设计了如下三个实验方案，请回答：
（甲）方案一：取20.00mL硫酸亚铁铵溶液用0.1000molL ^-1的酸性KMnO₄溶液分三次进行滴定．
（乙）方案二：取20.00mL硫酸亚铁铵溶液进行如下实验．

（1）若实验操作都正确，但方案一的测定结果总是小于方案二，其可能原因为Fe²⁺已被空气部分氧化，验证推测的方法为：取少量硫酸亚铁铵溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明Fe²⁺已被空气部分氧化．
（丙）方案三：（通过NH ₄⁺测定）实验设计图如下所示．取20.00mL硫酸亚铁铵溶液进行该实验．

（2）①装置乙（填“甲”或“乙”）较为合理，判断理由是甲装置会出现倒吸．量气管中最佳试剂是 （填字母编号．如选“乙”则填此空，如选“甲”此空可不填）．
a．水 b．饱和NaHCO₃溶液    c．CCl₄
②若测得NH₃的体积为V L（已折算为标准状况下），则该硫酸亚铁铵晶体的纯度为$\frac{392V×25}{44.8m}$×100%．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）水浴加热便于控制温度；亚铁离子易被氧化，少量铁还原氧化生成的Fe³⁺；FeSO₄在温度低时溶解度较小；
（2）从滤液到得到晶体需要加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥等过程；
（3）乙醇易挥发，少量酒精来洗去晶体表面杂质；
Ⅱ．（1）亚铁离子具有还原性，易被氧化；检验亚铁离子的氧化产物铁离子；
（2）①根据氨气的溶解性和装置特点分析；
②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）步骤二实验需要温度为：70～75℃，采用水浴加热便于控制温度；亚铁离子易被氧化，少量铁可还原氧化生成的Fe³⁺，减少产物中的Fe³⁺杂质，如果不趁热过滤就会有FeSO₄•7H₂O析出；
故答案为：水浴加热；防止Fe²⁺被氧化，同时热过滤可防止硫酸亚铁以晶体形式析出；
（2）从滤液到得到晶体需要加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥等过程，故答案为：加热浓缩、冷却结晶；
（3）乙醇易挥发，用少量酒精来洗去晶体表面杂质，用水会使摩尔盐溶解损失，用滤液会带入杂质，故答案为：b；
Ⅱ．（1）亚铁离子具有还原性，易被氧化成铁离子，故测得硫酸亚铁铵浓度偏小；可检验亚铁离子的氧化产物铁离子，具体操作为：取少量硫酸亚铁铵溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明Fe²⁺已被空气部分氧化；
故答案为：Fe²⁺已被空气部分氧化；取少量硫酸亚铁铵溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明Fe²⁺已被空气部分氧化；
（2）①氨气易溶于水，不能用排水法收集，甲装置中导管伸入液面下，易倒吸，用排水法，不合理；乙装置中导管在液面以上，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钠溶液，难溶于四氯化碳，故用排四氯化碳法收集；
故答案为：乙；甲装置会出现倒吸；c；
②VL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 $\frac{500ml}{20ml}$mol=$\frac{25V}{22.4}$mol，
硫酸亚铁铵的纯度为：$\frac{\frac{25V}{22.4}×\frac{1}{2}mol×392g/mol}{mg}$×100%=$\frac{392V×25}{44.8m}$×100%，
故答案为：$\frac{392V×25}{44.8m}$×100%．

点评 本题考查制备实验方案的设计，综合性较强，注意结合题给信息和装置特点及物质的性质分析，题目难度中等．