Question

17．某结晶水合物含有两种阳离子（Fe²⁺ 和NH₄⁺）和一种阴离子（SO₄^2-）．
（1）证明结晶水合物中含有Fe²⁺，按如下步骤进行操作：
第一步：对试样进行观察：
说明试样中可能含有Fe²⁺ 存在的外观特征是固体颜色为浅绿色，
第二步：取少量试样配成溶液：
为防止配成的溶液出现浑浊，试样应用稀酸溶液配制，理由是（用离子方程式表示）Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
第三步：证明试样中含有Fe²⁺：
取少许试样的溶液于试管中，先滴加KSCN溶液，观察到无现象，再向试管中滴加氯水，观察到溶液变红色，证明试样中一定含有Fe²⁺．
（2）确定该结晶水合物的化学式：
称取两份质量均为 1.96g 的该结晶水合物，分别制成溶液．一份加入足量Ba（OH）₂溶液，用稀盐酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体 2.33g．另一份加入含0.001mol KMnO₄ 的酸性溶液，MnO₄^- 恰好完全被还原为Mn²⁺．则该结晶水合物的化学式为（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O；[或（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]．

Answer 1

分析 （1）第一步：对试样进行观察Fe²⁺ 离子是浅绿色；
第二步：取少量试样配成溶液，为防止配成的溶液出现浑浊，试样应用稀酸溶液配制，抑制铁离子的水解，铁离子水解的离子方程式为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；
第三步：证明试样中含有Fe²⁺，先滴加KSCN溶液，无现象，滴加氯水观察到溶液呈红色证明含亚铁离子；
（2）确定该结晶水合物的化学式：
称取两份质量均为 1.96g 的该结晶水合物，分别制成溶液．一份加入足量Ba（OH）₂溶液，用稀盐酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体 2.33g．计算得到含硫酸根离子物质的量，另一份加入含0.001mol KMnO₄ 的酸性溶液，MnO₄^- 恰好完全被还原为Mn²⁺．结合反应的离子方程式计算亚铁离子物质的量，结晶水合物含有两种阳离子（Fe²⁺ 和NH₄⁺）和一种阴离子（SO₄^2-），依据电荷守恒、质量守恒计算所含铵根离子物质的量和结晶水物质的量，据此计算得到化学式．

解答 解：（1）第一步：对试样进行观察Fe²⁺ 离子是浅绿色，说明试样中可能含有Fe²⁺ 存在的外观特征是：固体颜色为浅绿色，
故答案为：固体颜色为浅绿色；
第二步：取少量试样配成溶液，为防止配成的溶液出现浑浊，试样应用稀酸溶液配制，抑制铁离子的水解，铁离子水解的离子方程式为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，
故答案为：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺；
第三步：证明试样中含有Fe²⁺，先滴加KSCN溶液，无现象，滴加氯水观察到溶液呈红色证明含亚铁离子，
故答案为：KSCN溶液；无现象；氯水；溶液变红色；
（2）确定该结晶水合物的化学式：
称取两份质量均为 1.96g 的该结晶水合物，分别制成溶液．一份加入足量Ba（OH）₂溶液，用稀盐酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体 2.33g．计算得到含硫酸根离子物质的量=$\frac{2.33g}{233g/mol}$=0.01mol，另一份加入含0.001mol KMnO₄ 的酸性溶液，MnO₄^- 恰好完全被还原为Mn²⁺．结合反应的离子方程式计算亚铁离子物质的量，
MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O
1               5
0.001mol    0.005mol
原晶体中含亚铁离子物质的量0.005mol，
依据阴阳离子电荷守恒得n（NH₄⁺）+2n（Fe²⁺）=2n（SO₄^2-），
n（NH₄⁺）=2×0.01mol-2×0.005mol=0.01mol
所以结晶水合物中水的质量为：1.96g-0.01mol×18g/mol-0.005mol×56g/mol-0.01×96g/mol=0.54g，
n（H₂O）=$\frac{0.54g}{18g/mol}$=0.03mol，
所以，1.96g的该结晶水合物中：
n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.01mol：0.005mol：0.01mol：0.03mol=2：1：2：6，
该结晶水合物的化学式为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O；[或（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]，
故答案为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O；[或（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]．

点评 本题考查离子的检验和推断，题目难度中等，注意从守恒的角度推断结晶水合物的化学式．