Question

硫酸亚铁铵[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]又称摩尔盐．某兴趣小组为了制备硫酸亚铁铵，上网查阅到硫酸铵、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵三种盐的溶解度（单位为g/100g水）如表：

温度/℃	10	20	30	40	50	70
（NH4）2SO4	73.0	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	-	-

1制备晶体．该兴趣小组设计了制取少量摩尔盐的流程如下：

试回答下列问题：
①步骤3中进行“趁热快速过滤”，可采取的措施是

 

（写出1种），趁热过滤的目的是

 

；
②步骤4中加热浓缩至

 

时为止；
③）步骤4中析出的晶体不含（NH₄）₂SO₄、FeSO₄的原因是

 

，理论上制得的摩尔盐的质量为

 

．
（2）纯度分析．为了测定产品中Fe³⁺杂质含量，进行下列定量分析：
①配制Fe³⁺浓度为1.0mg/mL的标准溶液100mL．称取

 

mg高纯度的硫酸铁铵（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O，加2.00mL经处理的去离子水，振荡溶解后，加入2mol?L^-1 HBr溶液1mL和1mol?L^-1 KSCN溶液0.5mL，加水制成100mL溶液．配制过程中必须用到的定量仪器为

 

（选填编号）．
a．精确度为0.001g的电子天平     b．精确度为0.1mg的电子天平
c.100mL容量瓶         d．酸式滴定管      e.10mL量筒
②将上述溶液稀释为浓度分别为0.2、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0（单位：mg/L）的溶液．分别测定不同浓度溶液对光的吸收程度，并将测定结果绘制成曲线如图．

③取该兴趣小组所得的硫酸亚铁铵产品，按步骤①配得产品溶液10mL，稀释至100mL，然后按步骤②的方法进行测定，两次测定所得的吸光度分别为0.490、0.510，则该兴趣小组所配产品硫酸亚铁铵溶液中所含Fe³⁺浓度为

 

mg/L．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验设计题

分析：（1）①FeSO₄在低温时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有FeSO₄?7H₂O晶体析出，过滤时会出现漏斗堵塞现象；
②加热浓缩至液体表面出现晶膜，即可停止加热；
③从题中溶解度表中可知：在相同温度下（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的溶解度比（NH₄）₂SO₄、FeSO₄都要小，摩尔盐先析出；
根据铁元素质量守恒可得关系式Fe～（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O，然后根据铁的质量计算出生成高纯度的硫酸铁铵（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O的质量；
（2）①根据n=cV、m=nM计算出铁离子的质量，再依据关系式Fe³⁺～（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O得m[（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O]；
根据配制一定物质的量浓度的溶液方法进行解答；
③两次测定所得的吸光度分别为0.490、0.510，计算出其取其平均值为0.500，然后结合图象中曲线数据计算出该兴趣小组所配产品硫酸亚铁铵溶液中所含Fe³⁺浓度．

解答： 解：（1）①因为FeSO₄在低温时溶解度较小，应采用趁热过滤，如果不趁热过滤就会有FeSO₄?7H₂O晶体析出，过滤时会出现漏斗堵塞现象，
故答案为：将漏斗置于沸水中预热后进行快速热过滤；防止FeSO₄?7H₂O晶体析出；
②加热浓缩至液体表面出现晶膜，停止加热，冷却使晶体析出，故答案为：液体表面出现晶膜；
③从题中溶解度表中得出在相同温度下，（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的溶解度比（NH₄）₂SO₄、FeSO₄都要小，摩尔盐先析出；
根据铁元素质量守恒可得关系式Fe～（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O，而M[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]=392g?mol^-1，
加入铁屑m₁g，剩余的铁屑为m₂，则溶解的铁粉的质量为：（m₁-m₂）g，
得出生成晶体的质量为：m[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]=

(m1-m2)g

56g/mol

×392g/mol=7（m₁-m₂）g，
故答案为：在相同温度下，（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的溶解度比（NH₄）₂SO₄、FeSO₄都要小；7（m₁-m₂）g；
（2）①在Fe³⁺浓度为1.0mg/mL的标准溶液100mL中，m（Fe³⁺）=1.0mg/mL×100mL=100.0mg，
依据关系式Fe³⁺～（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O得：m[（NH₄）Fe（SO₄）₂?12H₂O]=100.0mg×

482

56

=860.7mg；
称取860.7mg晶体需精确度为0.1mg的电子天平，配制100 mL溶液，需100 mL容量瓶，即选bc，
故答案为：860.7； bc；
③两次测定所得的吸光度分别为0.490、0.510，取其平均值为0.500，从吸光度可以出浓度为7 mg/L，又因配得产品溶液10mL，稀释至100 mL，故原产品硫酸亚铁铵溶液中所含Fe³⁺浓度为：7mg/L×

100mL

10mL

=70mg/L，
故答案为：70．

点评：本题通过硫酸亚铁铵[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]的制备，考查了化学实验方案设计的方法，正确分析制备流程和反应原理为解答本题的关键，试题综合性较强、涉及的知识点较多，充分考查了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识解决实际问题的能力．