Question

实验室测量KMnO₄溶液浓度时常用（NH₄）₂Fe（SO₄）₂代替FeSO₂作标液，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的制备工艺流程如下：

（l） 已知流程中铁粉制备反应如下：
4H₂ O（g）+3Fe（s）═Fe₃O₄（s）十4H₂（g）△H=a kJ/mol
Fe₃O₄（s）=3Fe（s）+2O₂（g）△H=b kJ/mol
则光解气态水制备H₂的热化学方程式为

 

．
（2）步骤I中加水发生如下反应，请完善该反应：

 

+2H₂O═2H⁺+H₂TiO₃↓；该步骤加入铁粉的作用是①

 

；②

 

．
（3）步骤Ⅳ生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，其化学反应方程式为_

 

；操作I为

 

．
（4）已知在潮湿空气中Fe（OH）₂比FeCl₂更易被氧化．据此分析（NH₄）₂Fe（SO₄）₂比FeSO₄稳定的原因是

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,用盖斯定律进行有关反应热的计算

专题：实验题,化学反应中的能量变化

分析：FeSO₄（含有TiOSO₄）中加水和过量铁粉，TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀，过滤得到的滤渣为H₂TiO₃，滤液为硫酸亚铁溶液，在滤液中加（NH₄）₂SO₄，生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，对溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤即可得到（NH₄）₂Fe（SO₄）₂晶体；
（1）把已知的热化学方程式相加即得到水分解的热化学方程式；
（2）TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀；Fe粉能防止亚铁离子被氧化，Fe消耗氢离子能促进TiO²⁺水解；
（3）在FeSO₄溶液中加（NH₄）₂SO₄会生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；操作I为从溶液中提取溶质的操作；
（4）由题中信息可知亚铁离子在碱性条件下易被氧化．

解答： 解：FeSO₄（含有TiOSO₄）中加水和过量铁粉，TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀，过滤得到的滤渣为H₂TiO₃，滤液为硫酸亚铁溶液，在滤液中加（NH₄）₂SO₄，生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，对溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤即可得到（NH₄）₂Fe（SO₄）₂晶体；
（l） 已知：
①4H₂ O（g）+3Fe（s）═Fe₃O₄（s）十4H₂（g）△H=a kJ/mol
②Fe₃O₄（s）=3Fe（s）+2O₂（g）△H=b kJ/mol
由盖斯定律：（①+②）×

1

4

得H₂ O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）△H=

1

4

×（a+b）=

1

4

（a+b）kJ/mol；
故答案为：H₂ O（g）=H₂（g）+

1

2

O₂（g）△H=

1

4

（a+b）kJ/mol；
（2）TiO²⁺水解生成H₂TiO₃沉淀，其水解的离子方程式为：TiO²⁺+2H₂O═2H⁺+H₂TiO₃↓；亚铁离子在溶液中易被氧化，加Fe粉能防止亚铁离子被氧化，Fe消耗溶液中的氢离子能促进TiO²⁺水解；
故答案为：TiO²⁺；防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺；消耗溶液中的H⁺促进TiO²⁺水解；
（3）在FeSO₄溶液中加（NH₄）₂SO₄会生成（NH₄）₂Fe（SO₄）₂，其反应方程式为：（NH₄）₂SO₄+FeSO₄=（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；操作I为从溶液中提取溶质的操作，为蒸发浓缩、冷却结晶；
故答案为：（NH₄）₂SO₄+FeSO₄=（NH₄）₂Fe（SO₄）₂；蒸发浓缩、冷却结晶；
（4）已知在潮湿空气中Fe（OH）₂比FeCl₂更易被氧化，说明二价铁离子在碱性条件下易被氧化，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂在溶液中电离出来的铵根离子和二价铁离子均发生水解，水解后的溶液的酸性强于FeSO₄，则（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的还原性小于FeSO₄，所以更稳定；
故答案为：由题意可知二价铁离子在碱性条件下更易被氧化，（NH₄）₂Fe（SO₄）₂水解后的酸性强于FeSO₄，则（NH₄）₂Fe（SO₄）₂的还原性小于FeSO₄，所以更稳定．

点评：本题考查了盖斯定律的应用、物质的制备、物质的分离等实验操作，侧重于学生的分析能力、实验能力的考查，分析流程掌握物质性质和实验基本操作是解题关键，题目难度中等．