Question

8．為測定硫酸亞鐵銨（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O晶體純度，某學生取mg硫酸亞鐵銨樣品配置成500mL溶液，根據物質組成，甲、乙、丙三位同學設計了如下三個實驗方案，請回答：
（甲）方案一：取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液于錐形瓶，用0.1000mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液進行滴定．
（乙）方案二：取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液進行如下實驗．
待測液$\stackrel{足量的BaCl_{2}溶液}{→}$$\stackrel{過濾}{→}$$\stackrel{洗滌}{→}$$\stackrel{干燥}{→}$$\stackrel{穩(wěn)重}{→}$Wg固體
（1）方案一的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；判斷達到滴定終點的依據是當最后一滴酸性高錳酸鉀標準溶液滴入時，錐形瓶內溶液由黃色變?yōu)闇\紫色，且半分鐘內不再恢復原色，說明達到滴定終點；
（2）方案二的離子方程式為SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；若實驗操作都正確，但方案一的測定結果總是小于方案二，其可能原因為Fe²⁺已被空氣部分氧化，如何驗證你的假設取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說明Fe²⁺已被空氣部分氧化．
（丙）方案三：（通過NH₄⁺測定）實驗設計圖如下所示．取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液進行該實驗．

（3）①裝置乙（填“甲”或“乙”）較為合理，判斷理由是氨氣極易溶于水，圖一裝置無法排液體，甚至會出現倒吸．量氣管中最佳試劑是c（填字母編號．如選“乙”則填此空，如選“甲”此空可不填）．
A．水     B．飽和NaHCO₃溶液    C．CCl₄
②選用該裝置會導致測量值總是偏大一些，分析原因裝置內的空氣被量出導致測量值偏大．
③若測得NH₃的體積為VL（已折算為標準狀況下），則該硫酸亞鐵銨晶體的純度為$\frac{392V×500}{2×22.4m×20}$×100%（列出計算式即可，不用簡化）．

Answer 1

分析 （1）取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液于錐形瓶，用0.1000mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液進行滴定發(fā)生反應為高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，結合電荷守恒和原子守恒書寫離子方程式，利用高錳酸鉀溶液的顏色變化判斷反應終點；
（2）取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液加入氯化鋇溶液生成硫酸鋇沉淀，測定沉淀質量計算，亞鐵離子具有還原性，易被氧化；檢驗亞鐵離子的氧化產物鐵離子；
（3）①根據氨氣的溶解性和裝置特點分析；
②選用該裝置會導致測量值總是偏大一些，是因為裝置內空氣也被量到氣體的體積中；
③根據氨氣的體積計算氨氣的物質的量，根據N守恒計算出硫酸亞鐵銨的質量，進而計算質量分數．

解答 解：（1）酸性KMnO₄溶液進行滴定發(fā)生反應時高錳酸鉀溶液氧化亞鐵離子為鐵離子，反應的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，判斷達到滴定終點的依據是當最后一滴酸性高錳酸鉀標準溶液滴入時，錐形瓶內溶液由黃色變?yōu)闇\紫色，且半分鐘內不再恢復原色，說明達到滴定終點，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；當最后一滴酸性高錳酸鉀標準溶液滴入時，錐形瓶內溶液由黃色變?yōu)闇\紫色，且半分鐘內不再恢復原色，說明達到滴定終點；
（2）取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液加入氯化鋇溶液生成硫酸鋇沉淀，反應的離子方程式為：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓，亞鐵離子具有還原性，易被氧化成鐵離子，故測得硫酸亞鐵銨濃度偏�。豢蓹z驗亞鐵離子的氧化產物鐵離子，具體操作為：取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說明Fe²⁺已被空氣部分氧化；
故答案為：SO₄^2-+Ba²⁺=BaSO₄↓；Fe²⁺已被空氣部分氧化；取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，說明Fe²⁺已被空氣部分氧化；
（3）①氨氣易溶于水，不能用排水法收集，甲裝置中導管伸入液面下，易倒吸，用排水法，不合理；乙裝置中導管在液面以上，符合排液體收集氣體要求，量氣管中液體應不能溶解氨氣，氨氣易溶于水和飽和碳酸鈉溶液，難溶于四氯化碳，故用排四氯化碳法收集；
故答案為：乙；氨氣極易溶于水，圖一裝置無法排液體，甚至會出現倒吸；c；
②選用乙裝置會導致測量值總是偏大一些，原因是裝置中的空氣體積也被量氣管量到生成氣體的體積中，使測定結果偏大，
故答案為：裝置內的空氣被量出導致測量值偏大；
③VL氨氣的物質的量為：$\frac{VL}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22.4}$mol，m g硫酸亞鐵銨樣品中含N的物質的量為$\frac{500ml}{20ml}$×$\frac{V}{22.4}$mol=$\frac{25V}{22.4}$mol，
硫酸亞鐵銨的純度為：$\frac{\frac{25V}{22.4}mol×\frac{1}{2}×392g/mol}{mg}$×100%=$\frac{392V×500}{2×22.4m×20}$×100%，
故答案為：$\frac{392V×500}{2×22.4m×20}$×100%．

點評 本題考查制備實驗方案的設計、物質性質、裝置圖的理解應用，綜合性較強，注意結合題給信息和裝置特點及物質的性質分析，題目難度中等．