Question

10．硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]俗稱莫爾鹽，可溶于水，在100℃～110℃時分解．在定量分析中常用作標定重鉻酸鉀、高錳酸鉀等溶液的標準物質(zhì)，還用于冶金、電鍍等．
Ⅰ．化學課外活動小組研究莫爾鹽晶體強熱時的分解產(chǎn)物．
（1）甲組同學按照如圖1所示的裝置進行研究，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）乙組同學認為莫爾鹽晶體分解的產(chǎn)物中還含有SO₃（g）、SO₂（g）及N₂．為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置A和如圖2所示的部分裝置進行實驗．

①乙組同學的實驗中，裝置依次連接的合理順序為A、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的實驗現(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、丙三位同學設計了如下三個實驗方案，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溶液分三次進行滴定．
乙方案：取25.00mL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
丙方案：（通過NH${\;}_{4}^{+}$測定）實驗設計圖如圖3所示．取25.00mL硫酸亞鐵銨溶液進行該實驗．
（1）甲方案中的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，若實驗操作都正確，但其測定結(jié)果總是小于乙方案，可能原因為Fe²⁺已被空氣部分氧化，驗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（已折算為標準狀況下）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要檢驗生成SO₃（g）、SO₂（g）及N₂，在甲組實驗中的裝置A產(chǎn)生氣體后，經(jīng)過安全瓶后通過氯化鋇溶液檢驗SO₃，再通過品紅溶液檢驗SO₂，用濃氫氧化鈉除去二氧化硫，用排水集氣法收集氮氣，據(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，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，可以設計實驗檢驗洗滌液中是否含有氯離子檢驗沉淀洗滌是否干凈；
（3）根據(jù)氨氣的溶解性和裝置特點分析；
（4）根據(jù)氨氣的體積計算氨氣的物質(zhì)的量，根據(jù)N守恒計算出硫酸亞鐵銨的質(zhì)量，進而計算質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：Ⅰ．（1）莫爾鹽[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]受熱分解，分解時會產(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要檢驗生成SO₃（g）、SO₂（g）及N₂，在甲組實驗中的裝置A產(chǎn)生氣體后，經(jīng)過安全瓶后通過氯化鋇溶液檢驗SO₃，再通過品紅溶液檢驗SO₂，用濃氫氧化鈉除去二氧化硫，用排水集氣法收集氮氣，所以裝置依次連接的合理順序為A、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的實驗現(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，可以設計實驗檢驗洗滌液中是否含有氯離子檢驗沉淀洗滌是否干凈，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：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：$\frac{392V×20}{44.8m}×100%$．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案設計，側(cè)重考查學生知識綜合應用、實驗基本操作能力及實驗方案設計能力，綜合性較強，難點是排列實驗先后順序，根據(jù)實驗目的及物質(zhì)的性質(zhì)進行排列順序，注意要排除其它因素干擾，題目難度中等．