Question

17．已知黄钾铵铁矾[KNH₄Fe_x（SO₄）_y（OH）_z]不溶于水和稀硫酸，但可溶于稀硝酸．
黄钾铵铁矾的化学式可通过下列实验测定：
①称取一定质量的样品加入稀硝酸充分溶解，将所得溶液转移至容量瓶并配制成100.00mL溶液A．
②量取25.00mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体9.32g．
③量取25.00mL溶液A，加入足量NaOH溶液，加热，收集到标准状况下气体224mL，同时有红褐色沉淀生成．
④将步骤③所得沉淀过滤、洗涤、灼烧，最终得固体4.80g．
（1）检验①的溶液中是否存在K⁺的操作是用洁净的铂丝（或铁丝）蘸取滤液在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色的钴玻璃观察，若火焰呈紫色，则存在K⁺．
（2）黄钾铵铁矾的化学式为什么？（写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）根据实验室检验钾离子的实验操作完成，金属钾离子用焰色反应进行检验；
（2）②9.32g为不溶于盐酸的硫酸钡沉淀；
③标准状况下气体224mL气体为氨气，红褐色沉淀为氢氧化铁；
④得到的固体是氧化铁；
根据以上分析数据及电荷守恒，计算出黄钾铵铁矾各种成分的物质的量之比，就是黄钾铵铁矾的化学式．

解答 解：（1）通过焰色反应检验钾离子存在情况，方法为：用洁净的铂丝（或铁丝）蘸取滤液在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色的钴玻璃观察，若火焰呈紫色，则存在K⁺，
故答案为：用洁净的铂丝（或铁丝）蘸取滤液在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色的钴玻璃观察，若火焰呈紫色，则存在K⁺；
（2）②的沉淀为硫酸钡，硫酸钡的物质的量就等于溶液中硫酸根的物质的量：n（SO₄^2-）=n（BaSO₄）=$\frac{9.32g}{233g/mol}$=0.04 mol
③所得气体为氨气，溶液中铵离子物质的量就等于氨气的物质的量：n（NH₄⁺）=n（NH₃）=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01 mol
④最终得到的固体是氧化铁，根据铁原子守恒，溶液中的铁离子物质的量为：n（Fe³⁺）=2n（Fe₂O₃）=2×$\frac{4.8g}{160g/mol}$=0.06 mol
黄钾铵铁矾[KNH₄Fex（SO₄）y（OH）z]中，n（K⁺）=n（NH₄⁺）=0.01 mol，
根据电荷守恒：n（OH^-）=n（K⁺）+n（NH₄⁺）+3n（Fe³⁺）-2n（SO₄^2-）=0.12 mol
n（K⁺）：n（NH₄⁺）：n（Fe³⁺）：n（SO₄^2-）：n（OH^-）=1：1：6：4：12
黄钾铵铁矾的化学式为KNH₄Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂，
答：黄钾铵铁矾的化学式为KNH₄Fe₆（SO₄）₄（OH）₁₂．

点评 本题考查了制取黄钾铵铁矾，涉及的内容不多，但是计算量稍大，注意合理分析、理解题中信息及电荷守恒的应用，题目难度中等．