Question

8．硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]较硫酸亚铁不易被氧气氧化，是分析化学中重要的试剂，常用于代替硫酸亚铁．硫酸亚铁铵在 500℃时隔绝空气加热完全分解．回答下列问题：

（1）硫酸亚铁铵隔绝空气加热完全分解，发生了氧化还原反应，固体产物可能有FeO和Fe₂O₃，气体产物可能有NH₃、SO₃、H₂O、N₂和SO₂．
（2）为检验分解产物的成份，设计如图实验装置进行实验，加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全．
①A中固体充分加热较长时间后，通入氮气，目的是使分解产生的气体在B、C中被吸收充分．
②为验证A中残留物是否含有FeO，需要选用的试剂有B D．
A．KSCN溶液　　 　B．稀硫酸　　　　　C．浓盐酸         　D．KMnO₄溶液
③装置B中BaCl₂溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO₃气体生成，若含有该气体，观察到的现象为溶液变浑浊．
④若A中分解产物有N₂，固体残留物只有Fe₂O₃，Fe₂O₃的物质的量为bmol，C中沉淀物质的量为amol，则b小于a（填“大于”、“小于”或“等于”）
⑤实验中，观察到C中有白色沉淀生成，则C中发生的反应为SO₂+H₂O₂+Ba²⁺═BaSO₄↓+2H⁺（用离子方程式表示）．
（3）为测定某固体样品中（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O的含量，某实验小组做了如下实验：
测定原理：MnO₄^-+Fe²⁺+H⁺=Mn²⁺+Fe³⁺+H₂O（方程式未配平）
测定步骤：步骤一：准确称量20.00g硫酸亚铁铵晶体，配制成100ml溶液．
步骤二：取所配溶液25.00ml于锥形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，用0.1000mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定至终点，重复两次，平均消耗KMnO₄溶液16.00mL．
①如何判断滴定终点？滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液呈微红色且半分钟不褪色，
②产品中（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O的质量分数为62.72%．

Answer 1

分析 （1）氮元素和铁元素化合价升高，根据在氧化还原反应中化合价有升必有降，化合价降低的应该是硫，所以气体产物中还可能有SO₂；
（2）①A中固体充分加热较长时间后，通入氮气目的是使分解生成的气体在BC装置中完全吸收；
②为验证A中残留物是否含有FeO，应该先用稀硫酸溶解，然后再用KMnO₄溶液检验亚铁离子；
③装置B中BaC1₂溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO₃气体生成，若含有该气体，会生成硫酸钡白色沉淀，观察到的观象为溶液变浑浊；
④若A中分解产物有N₂，固体残留物只有Fe₂O₃，Fe₂O₃的物质的量为bmol，C中沉淀物质的量为amol，根据化合价升降必相等，硫降低的化合价（2a）等于铁升高的化合价（2b）和氮升高的化合价之和，则b小于a；
⑤C中有白色沉淀生成，是因为SO₂被双氧水氧化成SO₄^2-，SO₄^2-再与Ba²⁺结合成沉淀BaSO₄，则C中发生的反应为SO₂+H₂O₂+Ba²⁺=BaSO₄↓+2H⁺；
（3）①取所配溶液25.00ml于锥形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，用0.1000mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定，到滴入最后一滴高锰酸钾溶液至紫红色且半分钟不变，说明反应至终点；
②结合化学反应定量关系计算，MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O．

解答 解：（1）氮元素和铁元素化合价升高，根据在氧化还原反应中化合价有升必有降，化合价降低的应该是硫，所以气体产物中还可能有SO₂；
故答案为：SO₂；
（2）①A中固体充分加热较长时间后，通入氮气目的是使分解生成的气体在BC装置中完全吸收；
故答案为：使分解产生的气体在B、C中被吸收充分；
②为验证A中残留物是否含有FeO，应该先用稀硫酸溶解，然后再用KMnO₄溶液检验亚铁离子，故选BD，
故答案为：BD；
③装置B中BaC1₂溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO₃气体生成，若含有该气体，会生成硫酸钡白色沉淀，观察到的观象为溶液变浑浊；
故答案为：SO₃；溶液变浑浊；
④若A中分解产物有N₂，固体残留物只有Fe₂O₃，Fe₂O₃的物质的量为bmol，C中沉淀物质的量为amol，根据化合价升降必相等，硫降低的化合价（2a）等于铁升高的化合价（2b）和氮升高的化合价之和，则b小于a，
故答案为：小于；
⑤C中有白色沉淀生成，是因为SO₂被双氧水氧化成SO₄^2-，SO₄^2-再与Ba²⁺结合成沉淀BaSO₄，则C中发生的反应为SO₂+H₂O₂+Ba²⁺=BaSO₄↓+2H，
故答案为：SO₂+H₂O₂+Ba²⁺=BaSO₄↓+2H⁺；
（3）①取所配溶液25.00ml于锥形瓶中，加稀H₂SO₄酸化，用0.1000mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定至终点，滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液呈微红色且半分钟不褪色，
故答案为：滴加最后一滴KMnO₄溶液时，溶液呈微红色且半分钟不褪色；
 ②MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
                          1              5
0.01600L×0.1000mol•L^-1      n
n=0.008mol，
100ml溶液中含亚铁离子物质的量=0.008mol×$\frac{100}{25}$=0.032mol，
产品中（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O的质量分数=$\frac{0.032mol×392g/mol}{20.00g}$×100%=62.72%，
故答案为：62.72%．

点评 本题考查了物质性质的实验探究和实验设计，注意氧化还原反应和盐类水解等知识的灵活应用，注意分析题干信息和定量计算，题目难度中等．