Question

10．硫酸亚铁铵又称为摩尔盐，是一种重要的化工原料，其组成可表示为x（NH₄）₂S0₄•yFeS0₄•zH₂0．某兴趣小组探究组成中的x、y、z的数值．
【查阅资料】110℃左右摩尔盐在隔绝空气条件下分解产物为Fe₂（S0₄）₃、NH₃、H₂0和S0₂．
【实验探究】
步骤I：称取ag晶体用下图装置在110℃左右进行分解实验，测得B装置在反应后增重14.2g．
步骤Ⅱ：称取ag晶体完全溶于水，加入过量BaCI₂溶液，过滤、洗涤、干燥沉淀，称得沉淀质量为46.6g．
步骤Ⅲ：称取a g晶体溶于水，配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol/L的KMn0₄酸性溶液滴定至终点，消耗KMn0₄溶液20.00mL．回答下列问题：
（1）步骤I中，实验前通入N2的作用是排尽装置中的空气，在隔绝空气条件下分解，实验完毕通入N₂的目的是将NH₃、H₂0（g）全部赶入到装置B中，C中发生反应的离子方程式为3Ba²⁺+3SO₂+2NO₃^-+2H₂O═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．
（2）步骤Ⅱ，过滤时所用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗，判断沉淀是否洗净的方法是取最后一次洗涤液滤液适量于试管中，加入硫酸钠溶液（或硝酸酸化的硝酸银溶液），若无沉淀生成，则沉淀洗净．
（3）步骤Ⅲ，滴定过程中发生反应的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，判断滴定终点的现象是滴加最后一滴KMn04溶液时，溶液恰好呈紫红色，且半分钟内不再变化．
（4）通过计算，摩尔盐的化学式为FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O．

Answer 1

分析 （1）由于亚铁离子能被空气中的氧气氧化，样品要在隔绝空气条件下分解，所以实验前要通入N₂可以将装置中的空气排尽，为使反应产生的气体充分被吸收，实验结束时还在通一会儿氮气，C中硝酸钡能氧化二氧化硫，生成硫酸钡和一氧化氮，据此答题；
（2）根据过滤操作可知，所用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗，硫酸钡沉淀在氯化钡沉淀中析出，可以通过检验沉淀表面是否有氯离子或钡离子判断沉淀是否洗净；
（3）滴定过程中亚铁离子被高锰酸钾氧化成铁离子，滴定终点时，溶液中出现紫红色；
（4）根据实验原理可知，根据步骤Ⅱ产生硫酸钡沉淀的质量可计算出硫酸根离子的物质的量，根据步骤Ⅲ用去的高锰酸钾的物质的量可计算出亚铁离子的物质的量，根据电荷守恒可确定铵根离子的物质的量，根据B装置的质量变化可知反应生成氨气和水的质量，进而确定水的物质的量，据此确定化学式．

解答 解：（1）由于亚铁离子能被空气中的氧气氧化，样品要在隔绝空气条件下分解，所以实验前要通入N₂可以将装置中的空气排尽，为使反应产生的气体充分被吸收，实验结束时还在通一会儿氮气，C中硝酸钡能氧化二氧化硫，生成硫酸钡和一氧化氮，反应的离子方程式为3Ba²⁺+3SO₂+2NO₃^-+2H₂O═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案为：排尽装置中的空气，在隔绝空气条件下分解；将NH₃、H₂0（g）全部赶入到装置B中；3Ba²⁺+3SO₂+2NO₃^-+2H₂O═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（2）根据过滤操作可知，所用到的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗，硫酸钡沉淀在氯化钡沉淀中析出，可以通过检验沉淀表面是否有氯离子或钡离子判断沉淀是否洗净，操作是：取最后一次洗涤液滤液适量于试管中，加入硫酸钠溶液（或硝酸酸化的硝酸银溶液），若无沉淀生成，则沉淀洗净，
故答案为：烧杯、漏斗；取最后一次洗涤液滤液适量于试管中，加入硫酸钠溶液（或硝酸酸化的硝酸银溶液），若无沉淀生成，则沉淀洗净；
（3）滴定过程中亚铁离子被高锰酸钾氧化成铁离子，反应的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，判断滴定终点的现象是滴加最后一滴KMn04溶液时，溶液恰好呈紫红色，且半分钟内不再变化，
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；滴加最后一滴KMn0₄溶液时，溶液恰好呈紫红色，且半分钟内不再变化；
（4）根据实验原理可知，称取ag晶体完全溶于水，加入过量BaCI₂溶液，过滤、洗涤、干燥沉淀，称得沉淀质量为46.6g，根据硫酸根离子守恒，硫酸根离子的物质的量和硫酸钡的物质的量是相等的，即为：$\frac{46.6g}{233g/mol}$=0.2mol，称取a g晶体溶于水，配成250mL溶液，取25.00mL溶液于锥形瓶中，用0.1000mol/L的KMn0₄酸性溶液滴定至终点，消耗KMn0₄溶液20.00mL，根据离子反应方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，可知样品中铁离子的物质的量为：5×0.1000mol/L×0.02L×10=0.1mol，根据电荷守恒可知铵根离子的物质的是为0.2mol×2-0.1mol×2=0.2mol，所以分解产生的氨气的物质的量也是0.2mol，根据B装置的质量变化可知反应生成氨气和水的质量，B装置在反应后增重14.2g，所以水的质量为14.2g-0.2×17g=10.8g，其物质的量为0.6mol，所以x：y：z=0.1：0.1：0.6=1：1：6，化学式为：FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O，
故答案为：FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O．

点评 本题涉及中和滴定、实验基本操作以及守恒法来确定物质的分子式等知识的综合考查题，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度中等．