Question

硫酸亚铁可与等物质的量的硫酸铵生成硫酸亚铁铵：（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O，商品名称为莫尔盐，是一种复盐．一般亚铁盐在空气中易被氧气氧化，形成复盐后就比较稳定．与其他复盐一样，硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的每一种盐的溶解度都小，且几乎不溶于乙醇，利用这一性质可以制取硫酸亚铁铵晶体．三种盐的溶解度（单位为g/l00gH₂O）见下表：

温度/℃	FeSO4.7H2O	（NH4）2SO4	（NH4）2SO4．FeSO4.6H2O
10	20.0	73.0	17.2
20	26.5	75.4	21.6
30	32.9	78.0	28.1

实验用品：10% Na₂CO₃溶液、Fe屑、3mol/LH₂SO₄、（ NH₄）₂SO₄、蒸馏水、无水乙醇．
实验步骤流程图．称量硫酸亚铁铵
Ⅰ．Fe屑的处理和称量→Ⅱ．FeSO₄的制备→Ⅲ．（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的制备→Ⅳ称量硫酸亚铁铵
的质量
请完成以下实验记录：
（1）步骤I中处理铁屑所用试剂为

 

，经处理后的干燥铁屑质量记为m₁；
（2）将称量好的Fe屑放入锥形瓶中，加入适量3mol/LH₂SO₄溶液，放在水浴中加热至气泡量产生较少时为止（有氢气生成，用明火加热注意安全）．趁热过滤，并用少量热水洗涤锥形瓶及滤纸，将滤液和洗涤液一起转移至蒸发皿中．将滤纸上的固体常温干燥后称重，记为m₂；
（3）称取一定质量的（NH₄）₂SO₄，加入

 

g（用含m₁和m₂的代数式表示，要求化简，下同．）水配制成室温下（ 20℃）的饱和溶液，并将其加入到上面实验的蒸发皿中，缓缓加热，浓缩至表面出现结晶薄膜为止．放置冷却，得到硫酸亚铁铵的晶体，过滤后用

 

洗涤晶体．
（4）称量生成的硫酸亚铁铵的质量，理论上为

 

g．

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：（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，使Na₂CO₃溶液呈碱性．铁屑表面有油污，用显碱性的Na₂CO₃溶液洗去．
（3）由题目可知参加反应的铁的质量m=（m₁-m₂）g，物质的量n=

m1-m2

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mol，根据铁元素守恒可知，生成FeSO₄的物质的量为

m1-m2

56

mol，由晶体（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O可知，需要（NH₄）₂SO₄的物质的量为为

m1-m2

56

mol，进而计算质量，20℃（NH₄）₂SO₄的溶解度为75.4g，根据溶解度计算配成饱和溶液需水的质量．
由信息可知硫酸亚铁铵几乎不溶于乙醇，为防止硫酸亚铁铵损失，不用水洗．用无水乙醇洗涤硫酸亚铁铵晶体．
（4）根据铁元素守恒可知，（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的物质的量等于参加反应的铁的物质的量为

m1-m2

56

mol，在利用m=nM计算．

解答： 解：（1）铁屑表面有油污，将铁屑在Na₂CO₃溶液中加热，Na₂CO₃溶液水解显碱性，可使铁屑上附着的油污水解而除去．
故答案为：10% Na₂CO₃溶液．
（3）生成FeSO₄的物质的量为

m1-m2

56

mol，所以（NH₄）₂SO₄的物质的量为

m1-m2

56

mol，令配成饱和溶液需水的质量为mg，20℃（NH₄）₂SO₄的溶解度为75.4g，则：

m1-m2

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mol×132g/mol：mg=75.4g：100g
解得：m=3.13（m₁-m₂）．
得到硫酸亚铁铵的晶体，硫酸亚铁铵几乎不溶于乙醇，为防止硫酸亚铁铵损失，不用水洗，过滤后用无水乙醇洗涤晶体．
故答案为：3.13（m₁-m₂）；无水乙醇；
（4）理论上（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的物质的量为

m1-m2

56

mol，所以理论上（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的质量为：

m1-m2

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mol×392g/mol=7（m₁-m₂）g．
故答案为：7（m₁-m₂）．

点评：硫酸亚铁晶体制备实验为起点，进一步拓展和提升来制备摩尔盐，以此为载体，考察盐类水解、溶解度、化学计算、物质分离提纯等有关实验操作以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力．题目难度中等．注意基础知识的全面掌握．