Question

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

 

．
（2）步骤3中包含的实验操作名称

 

．
（3）产品莫尔盐最后用

 

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）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O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0.1000mol?L^-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图实验．

（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

 

，验证推测的方法为：

 

．
（丙）方案三：（通过NH₄⁺测定）实验设计图如图所示．取20.00mL硫酸亚铁铵溶液进行该实验．

（2）①装置

 

（填“甲”或“乙”）较为合理，判断理由是

 

．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

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,制备实验方案的设计

专题：实验设计题

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：

VL

22.4L/mol

=

V

22.4

mol，
m g硫酸亚铁铵样品中含N的物质的量为

500mL

20mL

×

V

22.4

mol=

25V

22.4

mol，
硫酸亚铁铵的纯度为：

25V 22.4 × 1 2 mol×392g/mol

mg

×100%=

392V×25

44.8m

×100%，
故答案为：

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．