题目内容

20．某浅绿色晶体X[x（NH4）2SO4•yFeSO4•zH2O]在分析化学上常用作还原剂．为确定其组成，某小组同学进行如下实验．
I．NH4+的测定
采用蒸馏法，蒸馏装置如图所示，实验步骤如下：
①准确称取19.60g晶体X，加水溶解，注入圆底烧瓶中；
②准确量取50.00mL l.0100mol•L-1H2SO4溶液于锥形瓶中；
③向圆底烧瓶中加入足量NaOH溶液，加热蒸馏；
④用0.0400mo l•L-1 NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过剩的酸，到终点时消耗NaOH标准溶液25.00mL．
（1）步骤②中，准确量取H2SO4溶液所用的玻璃仪器为酸式滴定管．
（2）步骤③中，加热蒸馏时间需长达30分钟，其目的为将生成的NH3全部蒸出，被硫酸溶液完全吸收．
（3）步骤④中，若滴定前滴定管尖嘴有气泡，滴定后气泡消失，则所测n（NH4+）的值将偏小（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
Ⅱ．SO42-的测定
采用重量分析法，实验步骤如下：
①另准确称取19.60g晶体X于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的 BaCl2溶液；
②用无灰滤纸（灰分质量很小，可忽略）过滤，洗涤沉淀3～4次；
③用滤纸包裹好沉淀取出，灼烧滤纸包至滤纸完全灰化；
④继续灼烧沉淀至恒重．得沉淀质量23.30g．
（4）步骤①中，判断 BaCl2溶液已过量的实验操作和现象是待浊液分层后，在上层清液中加入1～2滴BaCl2溶液，无白色浑浊出现，则BaCl2溶液已过量．
（5）步骤②中，所用洗涤剂最合适的是A（填选项字母）．
A．冷水    B．稀硫酸    C．滤液
（6）步骤③灼烧操作中，除三脚架外，还需要用到下列仪器中的BDF（填选项字母）．
A．烧杯  B．坩埚    C．表面皿   D．泥三角    E．蒸发皿  F．酒精灯
（7）综合实验I、Ⅱ，通过计算得出晶体X的化学式为（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O．

分析 I．（1）酸性溶液用酸式滴定管量取；
（2）氨气易溶于水，加热可以使氨气完全逸出；
（3）滴定前滴定管尖嘴有气泡，滴定后气泡消失，则消耗的NaOH标准溶液的体积偏大，计算出与NaOH反应的硫酸的物质的量偏大，则与氨气反应的硫酸的物质的量偏小；
II．（4）判断氯化钡是否过量，可以在上层清液中继续滴加氯化钡，观察现象；
（5）用冷水洗涤可以减少固体的溶解；
（6）根据灼烧的实验操作分析；
（7）根据滴定时消耗的氢氧化钠的物质的量可以求出与氨气反应的硫酸的物质的量，以及氨气的物质的量，根据硫酸钡的质量可以求出硫酸根的物质的量，结合晶体的质量求出化学式中x、y、z的值，即可得出晶体X的化学式．

解答 解：I．（1）酸性溶液用酸式滴定管量取，所以准确量取硫酸应该选用酸式滴定管，
故答案为：酸式滴定管；
（2）晶体X与NaOH反应生成氨气，氨气易溶于水，加热可以使氨气完全逸出，被硫酸溶液完全吸收，
故答案为：将生成的NH3全部蒸出，被硫酸溶液完全吸收；
（3）滴定前滴定管尖嘴有气泡，滴定后气泡消失，则消耗的NaOH标准溶液的体积偏大，计算出与NaOH反应的硫酸的物质的量偏大，则与氨气反应的硫酸的物质的量偏小，所以计算得到的氨气的物质的量偏小，
故答案为：偏小；
II．（4）判断氯化钡是否过量，可以在上层清液中继续滴加氯化钡，若没有新的沉淀生成则说明溶液中没有硫酸根离子，即氯化钡已经过量；
故答案为：待浊液分层后，在上层清液中加入1～2滴BaCl2溶液，无白色浑浊出现，则BaCl2溶液已过量；
（5）用冷水洗涤可以减少固体的溶解，用硫酸洗涤会使沉淀上附着硫酸根离子，滤液中也含有硫酸根离子，所以不能用硫酸会滤液洗涤沉淀，应该选用冷水洗涤；
故答案为：A；
（6）做灼烧的实验时，固体在坩埚中灼烧，用酒精灯加热，坩埚放置在有泥三角的三脚架上，所以用到的仪器为：坩埚、三脚架、泥三角、酒精灯；
故答案为：BDF；
（7）与NaOH反应的硫酸的物质的量为n（H2SO4）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.0400mol•L-1×0.02500L，
与氨气反应的硫酸的物质的量为：0.05L×1.0100mol•L-1-$\frac{1}{2}$×0.0400mol•L-1×0.025L=0.05mol，则氨气的物质的量n（NH3）=2n（H2SO4）=0.1mol．
19.60g晶体X于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的 BaCl2溶液，得到硫酸钡沉淀23.30g，则n（SO42-）=$\frac{23.30g}{233g/mol}$=0.10mol，
$\frac{19.60g}{132x+152y+18z}$×2x=0.1mol，$\frac{19.60g}{132x+152y+18z}$×（x+y）=0.1mol，则x+y=2x，即x=y，
令x=1，则$\frac{19.60}{132+152+18z}$×2=0.1，则z=6，即x=1，y=1，z=6，则其化学式为（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O，
令x=2，则$\frac{19.60}{132×2+152×2+18z}$×4=0.1，则z=1.21，不符合；
故答案为：（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O．

点评 本题考查物质组成的探究实验，把握发生的化学反应及实验操作为解答的关键，侧重分析能力及计算能力的考查，注意信息与所学知识的结合，题目难度中等．

练习册系列答案
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