Question

4．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(jù)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$\stackrel{足量BaCl_{2}溶液}{→}$ $\stackrel{過濾}{→}$ $\stackrel{洗滌}{→}$ $\stackrel{干燥}{→}$ $\stackrel{稱量}{→}$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(jù)是當最后一滴酸性高錳酸鉀標準溶液滴入時，錐形瓶內(nèi)溶液由黃色變?yōu)闇\紫色，且半分鐘內(nèi)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）實驗設計圖如所示．取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液進行該實驗．

（3）①裝置圖二（填“圖一”或“圖二”）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(xiàn)倒吸．量氣管中最佳試劑是c（填字母編號．如選“圖二”則填此空，如選“圖一”此空可不填）．
a．水            b．飽和NaHCO₃溶液          c．CCl₄
②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(chǎn)物鐵離子；
（3）①根據(jù)氨氣的溶解性和裝置特點分析；
②根據(jù)氨氣的體積計算氨氣的物質的量，根據(jù)N守恒計算出硫酸亞鐵銨的質量，進而計算質量分數(shù)．

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(jù)是當最后一滴酸性高錳酸鉀標準溶液滴入時，錐形瓶內(nèi)溶液由黃色變?yōu)闇\紫色，且半分鐘內(nèi)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(nèi)溶液由黃色變?yōu)闇\紫色，且半分鐘內(nèi)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��；可檢驗亞鐵離子的氧化產(chǎn)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，圖一裝置中導管伸入液面下，易倒吸，用排水法，不合理；圖二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：圖二；氨氣極易溶于水，圖一裝置無法排液體，甚至會出現(xiàn)倒吸；c；
②VL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，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．