Question

7．摩尔盐[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]在空气中比一般亚铁盐稳定，是化学分析中常用的还原剂．某研究性学习小组用如图所示的实验装置来制取摩尔盐，实验步骤如下，回答下列问题：

用30%的NaOH溶液和废铁屑（含少量油污、铁锈等）混合、煮沸，以除去铁屑表面油污，然后冷却、洗涤、分离，将分离出的NaOH溶液装入③中，废铁屑放入②中．
（1）利用容器②的反应，向容器①中通入氢气，应关闭活塞A，打开活塞B、C（填字母）．向容器①中通人氢气的目的是赶走硫酸铵溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺．待锥形瓶中的铁屑快反应完时，关闭活塞BC（或B或C），打开活塞A．②中继续产生的氢气会将②（填①、②或③，后同）容器中的溶液压入①容器，在常温下放置一段时间，混合溶液底部将结晶析出硫酸亚铁铵．
为了确定产品中亚铁离子的含量，研究小组用滴定法来测定．称取4.0克的摩尔盐样品，溶于水，并加入适量稀硫酸．用0.2mol/LKMnO₄溶液滴定，当溶液中Fe²⁺全部被氧化时，消耗KMnO₄溶液的体积为10.00ml．
（2）试配平反应的离子方程式：
1 MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
（3）本实验的指示剂D．A．酚酞   B．甲基橙  C．石蕊   D．不需要
（4）装KMnO₄滴定管用蒸馏水润洗后，未用KMnO₄液润洗导致滴定结果（填“偏小”、“偏大”或“无影响”）偏大．
（5）观察装KMnO₄滴定管读数时，若滴定前仰视，滴定后俯视则结果会导致测得的Fe²⁺溶液浓度测定值偏小（选填“偏大”“偏小”或“无影响”）
（6）产品中Fe²⁺质量分数为14%．

Answer 1

分析 （1）由装置图可知，容器②的长导管插入液面以下，氢气只能从容器②的短导管出来，经过容器③加向容器①中．通入氢气排尽装置内空气，防止Fe²⁺氧化，待空气排尽后，要将反应生成的硫酸亚铁溶液压入饱和硫酸铵溶液中，生成摩尔盐；
（2）依据氧化还原反应电子守恒、电荷收、原子守恒配平写出离子方程式：
（3）滴定终点利用高锰酸钾溶液呈紫红色做指示剂指示到终点；
（4）装KMnO₄滴定管用蒸馏水润洗后，未用KMnO₄液润洗，会使被稀释，导致测量出的标准液的体积会偏大，据此分析；
（5）滴定管读数时，若滴定前仰视，滴定后俯视，则读出来的数据比实际用去的体积要小，据此分析；
（6）根据关系式5Fe²⁺～MnO₄^-计算4.0g产品中Fe²⁺的物质的量，再换算成质量，利用质量分数定义计算．

解答 解：（1）由装置图可知，向容器①中通入氢气，应关闭活塞A，打开活塞B、C．硫酸铵溶液中的溶解O₂，容器①液面上部有O₂，Fe²⁺易被氧化为Fe³⁺，通入氢气赶走硫酸铵溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，待空气排尽后，要将反应生成的硫酸亚铁溶液压入饱和硫酸铵溶液中，所以待锥形瓶中的铁屑快反应完时，关闭活塞BC（或B或C），打开活塞A，②中继续产生的氢气会将②容器中的溶液压入 ①容器，
故答案为：A；B、C；赶走硫酸铵溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化为Fe³⁺；BC（或B或C）；A；②；①；
（2）高锰酸钾与Fe²⁺的反应是MnO₄^-～Mn²⁺～5e^-；Fe²⁺～Fe3⁺～e^-；依据电子守恒，铁离子和亚铁离子前乘5，依据原子守恒和电荷守恒得到反应的离子方程式为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
故答案为：1 5 8H⁺ 1 5 4H₂O；
（3）滴定终点利用高锰酸钾溶液呈紫红色做指示剂指示到终点，故选D；
（4）装KMnO₄滴定管用蒸馏水润洗后，未用KMnO₄液润洗，会使被稀释，导致测量出的标准液的体积会偏大，所以导致测得的Fe²⁺溶液浓度偏大，
故答案为：偏大；
（5）滴定管读数时，若滴定前仰视，滴定后俯视，则读出来的数据比实际用去的体积要小，所以导致测得的Fe²⁺溶液浓度偏小，
故答案为：偏小；
（6）假设4g产品中Fe²⁺的物质的量为xmol，则：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
5                 1
xmol  0.01L×0.2000mol/L
所以x=$\frac{0.01L×0.2000mol/L×5}{1}$=0.01mol．
所以产品中Fe²⁺质量分数为$\frac{0.01×56}{4.0}$×100%=14%，
故答案为：14%．

点评 本题以莫尔盐的制备为载体，考察物质分离提纯等有关实验操作、实验原理与装置的理解分析与评价、对催化能力的探究实验的理解、氧化还原反应滴定应用以计算、以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力等．题目有一定的难度．需学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．注意（4）中计算，容易忽略所取溶液体积，为易错点．