Question

1．硫酸亚铁铵晶体：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，俗名摩尔盐．易溶于水，不溶于乙醇，广泛用于医药、冶金、电镀等．工业上利用硫铁矿（主要成分FeS，）生产硫酸亚铁铵的流程如图：

回答下列问题：
（1）提高硫铁矿反应速率的措施有粉碎、搅拌等（任写两点）．
（2）工业生产中气体X经过多步转化可利用．写出400℃时，催化剂作用下气体X与空气反应的化学方程式2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;\;400℃\;\;\;}}{催化剂}$2SO₃．
（3）固体M为铁粉，趁热过滤的目的是趁热过滤的目的是避免温度降低，硫酸亚铁晶体析出而造成损失．
（4）操作A包含以下步骤：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥；制得的硫酸亚铁铵晶体一般用乙醇洗涤，选择乙醇的目的是减少产品的溶解，且便于产品干燥．
（5）制得的摩尔盐产品往往含有极少量的Fe³⁺，为测定摩尔盐产品的纯度，某实验小组称取产品2.0g，溶于水，并向其中加入少量稀硫酸．用0.1000mol/L的KMnO₄溶液滴定，达到终点时消耗KMnO₄溶液10.00mL，则：
①达到滴定终点时的现象是滴入高锰酸钾溶液不褪色且半分钟不变；  ②该滴定过程中反应的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
③该产品的纯度为98%．

Answer 1

分析 由流程图可知：硫铁矿焙烧：4FeS+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4SO₂↑，则烧渣主要成分为Fe₂O₃，气体X为二氧化硫，X经多步转化为硫酸溶液，再与烧渣得到溶液b为硫酸铁溶液，加入固体M得溶液c，c与硫酸铵得到摩尔盐，则c为亚铁离子的溶液，故固体M应为铁粉，溶液c为硫酸亚铁溶液，向其中加入硫酸铵经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥制得的硫酸亚铁铵晶体，据此分析．

解答 解：硫铁矿焙烧：4FeS+7O₂$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4SO₂↑，则烧渣主要成分为Fe₂O₃，气体X为二氧化硫，X经多步转化为硫酸溶液，再与烧渣得到溶液b为硫酸铁溶液，加入固体M得溶液c，c与硫酸铵得到摩尔盐，则c为亚铁离子的溶液，故固体M应为铁粉，溶液c为硫酸亚铁溶液，
（1）提高硫铁矿反应速率的措施有粉碎硫铁矿增大接触面积，搅拌加速反应等；
故答案为：粉碎、搅拌等；
（2）气体X为二氧化硫，则400℃时，催化剂作用下气体X与空气反应的化学方程式为：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;\;400℃\;\;\;}}{催化剂}$2SO₃；
故答案为：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;\;400℃\;\;\;}}{催化剂}$2SO₃；
（3）溶液b为硫酸铁溶液，加入固体M得溶液c，c与硫酸铵得到摩尔盐，则c为亚铁离子的溶液，故固体M应为铁粉，趁热过滤的目的是避免温度降低，硫酸亚铁晶体析出而造成损失；
故答案为：铁粉；趁热过滤的目的是避免温度降低，硫酸亚铁晶体析出而造成损失；
（4）向硫酸亚铁溶液中加入硫酸铵经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥制得的硫酸亚铁铵晶体；摩尔盐不溶于乙醇，故为了减少产品的溶解，且便于产品干燥，选择乙醇洗涤晶体；
故答案为：冷却结晶；减少产品的溶解，且便于产品干燥；
（5）①滴定终点利用高锰酸钾溶液呈紫红色做指示剂指示到终点；
故答案为：滴入高锰酸钾溶液不褪色且半分钟不变；
②高锰酸钾与Fe²⁺的反应是MnO₄^-～Mn²⁺～5e^-；Fe²⁺～Fe3⁺～e^-；依据电子守恒，铁离子和亚铁离子前乘5，依据原子守恒和电荷守恒得到反应的离子方程式为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
③根据5Fe²⁺～MnO₄^-，则n（摩尔盐）=n（Fe²⁺）=5n（MnO₄^-）=5×0.1000mol/L×0.01L=0.005mol，产品中摩尔盐的质量为：0.005mol×392g/mol=1.96g，则该产品的纯度为：$\frac{1.96g}{2g}×100%$=98%；
故答案为：98%．

点评 本题以莫尔盐的制备为载体，考查物质分离提纯、氧化还原反应滴定应用以计算、以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力等．题目有一定的难度．需学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力．