Question

硫酸铁铵[aFe₂（SO₄）₃?b（NH₄）₂SO₄?cH₂O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等．某化工厂以硫酸亚铁（含少量硝酸钙）和硫酸铵为原料，设计了如下工艺流程制取硫酸铁铵．

请回答下列问题：
（1）操作甲、乙的名称分别是：甲

 

，乙

 

．
（2）下列物质中最适合的氧化剂B是

 

；使用过程中分多次添加适量的氧化剂原因是

 

a．NaClO        b．H₂O₂        c．KMnO₄        d．K₂Cr₂O₇
（3）上述流程中，用足量最适合的氧化剂B氧化之后和加热蒸发之前，需取少量检验Fe²⁺是否已全部被氧化，所加试剂为

 

（写名称）．能否用酸性的KMnO₄溶液？理由是：

 

．（可用文字或方程式说明）
（4）称取14.00g所得样品，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入0.05mol Ba （NO₃）₂溶液，恰好完全反应．则该硫酸铁铵的化学式为

 

（写出计算过程）

Answer 1

考点：物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸钙沉淀，减压过滤后加入过氧化氢氧化可生成硫酸铁，加入硫酸铵，在80℃下反应可生成硫酸铁铵，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵，结合对应物质的性质以及题目要求可解答该题．

解答： 解：原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸钙沉淀，减压过滤后加入过氧化氢氧化可生成硫酸铁，加入硫酸铵，在80℃下反应可生成硫酸铁铵，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵，
（1）在80℃下反应可生成硫酸铁铵，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵，温度不能过高，防止分解，
故答案为：冷却结晶；常温晾晒；
（2）为避免引入新杂质，应加入过氧化氢为氧化剂，反应的离子方程式为H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，使用过程中分多次添加适量的氧化剂原因是氧化更充分；
故答案为：b；氧化更充分；
（3）检验二价铁离子应该使用黄色的铁氰化钾K₃〔Fe（CN）₆〕溶液；二价铁离子与铁氰根离子反应生成带有特征蓝色的铁氰化亚铁沉淀：3Fe²⁺+2〔Fe（CN）₆〕^3-=Fe₃〔Fe（CN）₆〕₂↓；不能，因为过氧化氢和二价铁离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色
故答案为：铁氰化钾溶液；不能，因为过氧化氢和二价铁离子均能使酸性高锰酸钾溶液褪色
（4）称取14.00g样品，将其溶于水配置成100mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到2.14g沉淀，应为Fe（OH）₃，
n（Fe（OH）₃）=

2.14g

107g/mol

=0.02mol，
向另一份溶液中加入0.05mol Ba（NO₃）₂溶液，恰好完全反应，则n（SO₄^2-）=0.05mol，
所以14.00g样品中含有Fe₂（SO₄）₃0.02mol，n（SO₄^2-）为0.1mol，则（NH₄）₂SO₄为0.1mol-0.02mol×3=0.04mol，
则m（H₂O）=14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol×132g/mol=0.72g，
n（H₂O）=

0.72g

18g/mol

=0.04mol，
n（Fe₂（SO₄）₃）：n（（NH₄）₂SO₄）：n（H₂O）=0.02：0.04：0.04=1：2：2，
所以化学式为Fe₂（SO₄）₃?2（NH₄）₂SO₄?2H₂O，
故答案为：Fe₂（SO₄）₃?2（NH₄）₂SO₄?2H₂O．

点评：本题考查考查物质的分离、提纯制备，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意根据物质的性质把握实验原理和方法，难度中等．