Question

10．硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]俗稱莫爾鹽，可溶于水，在100℃～110℃時(shí)分解．在定量分析中常用作標(biāo)定重鉻酸鉀、高錳酸鉀等溶液的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，還用于冶金、電鍍等．
Ⅰ．化學(xué)課外活動小組研究莫爾鹽晶體強(qiáng)熱時(shí)的分解產(chǎn)物．
（1）甲組同學(xué)按照如圖1所示的裝置進(jìn)行研究，裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是溶液變紅，由此可知分解產(chǎn)物中有NH₃．
（2）乙組同學(xué)認(rèn)為莫爾鹽晶體分解的產(chǎn)物中還含有SO₃（g）、SO₂（g）及N₂．為進(jìn)行驗(yàn)證，選用甲組實(shí)驗(yàn)中的裝置A和如圖2所示的部分裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．

①乙組同學(xué)的實(shí)驗(yàn)中，裝置依次連接的合理順序?yàn)锳、G、D、B、C、F．
②裝置D中足量鹽酸的作用是吸收氨氣并將溶液酸化，排除SO₂的干擾；含有SO₃的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是D中出現(xiàn)白色沉淀；
Ⅱ．為測硫酸亞鐵銨純度，稱取m g莫爾鹽樣品，配成500ml溶液．甲、乙、丙三位同學(xué)設(shè)計(jì)了如下三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，請回答：
甲方案：取25.00mL硫酸亞鐵銨溶液用0.1000mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液分三次進(jìn)行滴定．
乙方案：取25.00mL硫酸亞鐵銨溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
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
丙方案：（通過NH${\;}_{4}^{+}$測定）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)圖如圖3所示．取25.00mL硫酸亞鐵銨溶液進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)．
（1）甲方案中的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，若實(shí)驗(yàn)操作都正確，但其測定結(jié)果總是小于乙方案，可能原因?yàn)镕e²⁺已被空氣部分氧化，驗(yàn)證推測的方法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．
（2）乙方案中沉淀是否洗滌干凈的檢驗(yàn)方法是取最后一次洗滌的濾液加入AgNO₃溶液，若沒有沉淀，說明已洗干凈．
（3）丙方案中量氣管中最佳試劑是c
a．水    b．飽和NaHCO₃溶液    c．CCl₄
（4）若測得NH₃（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下）為V L，則硫酸亞鐵銨純度為$\frac{392V×20}{44.8m}×100%$．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）莫爾鹽[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]受熱分解，分解時(shí)會產(chǎn)生氨氣和二氧化硫、三氧化硫等酸性氣體，根據(jù)裝置圖可知，堿石灰可以吸收酸性氣體，氨氣遇到酚酞溶液會變紅色；
（2）①要檢驗(yàn)生成SO₃（g）、SO₂（g）及N₂，在甲組實(shí)驗(yàn)中的裝置A產(chǎn)生氣體后，經(jīng)過安全瓶后通過氯化鋇溶液檢驗(yàn)SO₃，再通過品紅溶液檢驗(yàn)SO₂，用濃氫氧化鈉除去二氧化硫，用排水集氣法收集氮?dú)�，�?jù)此答題；
②由于產(chǎn)生的氣體中有氨氣，所以氯化鋇溶液中加入足量的鹽酸，可以吸收氨氣并防止產(chǎn)生亞硫酸鋇沉淀，排除SO₂的干擾，SO₃通入氯化鋇溶液中可以產(chǎn)生硫酸鋇沉淀，二氧化硫能使品紅褪色；
Ⅱ．（1）甲方案中的反應(yīng)，酸性KMnO₄溶液氧化硫酸亞鐵生成硫酸鐵，亞鐵離子具有還原性，易被氧化；檢驗(yàn)亞鐵離子的氧化產(chǎn)物鐵離子；
（2）乙方案中沉淀是否洗滌干凈，可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)洗滌液中是否含有氯離子檢驗(yàn)沉淀洗滌是否干凈；
（3）根據(jù)氨氣的溶解性和裝置特點(diǎn)分析；
（4）根據(jù)氨氣的體積計(jì)算氨氣的物質(zhì)的量，根據(jù)N守恒計(jì)算出硫酸亞鐵銨的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：Ⅰ．（1）莫爾鹽[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]受熱分解，分解時(shí)會產(chǎn)生氨氣和二氧化硫、三氧化硫等酸性氣體，根據(jù)裝置圖可知，堿石灰可以吸收酸性氣體，氨氣遇到酚酞溶液會變紅色，所以裝置C 中可觀察到的現(xiàn)象是溶液變紅，由此可知莫爾鹽晶體分解的產(chǎn)物中有 NH₃．裝置B的主要作用是 吸收分解產(chǎn)生的酸性氣體，
故答案為：溶液變紅；NH₃；
（2）①要檢驗(yàn)生成SO₃（g）、SO₂（g）及N₂，在甲組實(shí)驗(yàn)中的裝置A產(chǎn)生氣體后，經(jīng)過安全瓶后通過氯化鋇溶液檢驗(yàn)SO₃，再通過品紅溶液檢驗(yàn)SO₂，用濃氫氧化鈉除去二氧化硫，用排水集氣法收集氮?dú)猓�所以裝置依次連接的合理順序?yàn)锳、G、D、B、C、F，
故答案為：G、D、B、C、F；
②由于產(chǎn)生的氣體中有氨氣，所以氯化鋇溶液中加入足量的鹽酸，可以吸收氨氣并防止產(chǎn)生亞硫酸鋇沉淀，排除SO₂的干擾，SO₃通入氯化鋇溶液中可以產(chǎn)生硫酸鋇沉淀，二氧化硫能使品紅褪色，所以裝置D中足量鹽酸的作用是 吸收氨氣并將溶液酸化，排除SO₂的干擾；含有SO₃的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 D中有白色沉淀，
故答案為：吸收氨氣并將溶液酸化，排除SO₂的干擾；D中有白色沉淀；
Ⅱ．（1）高錳酸鉀溶液具有氧化性，能氧化亞鐵離子為鐵離子，反應(yīng)的離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，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小，可檢驗(yàn)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：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；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；
（2）乙方案中沉淀是否洗滌干凈，可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)洗滌液中是否含有氯離子檢驗(yàn)沉淀洗滌是否干凈，具體步驟為：取最后一次洗滌的濾液加入AgNO₃溶液，若沒有沉淀，說明已洗干凈，
故答案為：取最后一次洗滌的濾液加入AgNO₃溶液，若沒有沉淀，說明已洗干凈；
（3）乙裝置中導(dǎo)管在液面以上，符合排液體收集氣體要求，量氣管中液體應(yīng)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：c；
（4）VL氨氣的物質(zhì)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(zhì)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：$\frac{\frac{25V}{22.4}×\frac{1}{2}mol×392g/mol}{mg}$×100%=$\frac{392V×20}{44.8m}×100%$，
故答案為：$\frac{392V×20}{44.8m}×100%$．

點(diǎn)評 本題考查性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，側(cè)重考查學(xué)生知識綜合應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)基本操作能力及實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力，綜合性較強(qiáng)，難點(diǎn)是排列實(shí)驗(yàn)先后順序，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募拔镔|(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行排列順序，注意要排除其它因素干擾，題目難度中等．