Question

18．硫酸亞鐵銨晶體（FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•xH₂O）俗稱莫爾鹽．某化學(xué)興趣小組用廢鐵屑為原料制備莫爾鹽，并探究其性質(zhì)．
資料：廢鐵屑中含有FeS等雜志，F(xiàn)eSO₄的溶解度曲線如圖1所示．
實驗一  制備莫爾鹽
莫爾鹽的制備流程如圖2．
（1）步驟①利用圖3裝置制備硫酸亞鐵溶液，B裝置的作用是防止倒吸．
（2）步驟①中過濾時，要趁熱進(jìn)行的原因是FeSO₄在溫度低時溶解度較小，如果不趁熱過濾就會有FeSO₄•7H₂O析出．
（3）步驟②利用溶解度差異制取莫爾鹽，操作順序是b→c→a→d．
a．過濾b．加熱濃縮c．冷卻結(jié)晶d．洗滌干燥
實驗二  測定莫爾鹽（FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•xH₂O）的組成
取2分7.84g的莫爾鹽，分別進(jìn)行實驗：一份配成250mL溶液，取25.00mL用0.020mol•L^-1的酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，到達(dá)滴定終點是，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL；另一份莫爾鹽保持200℃加熱至恒重，稱重為5.68g．（已知：莫爾鹽在200℃以下僅失去結(jié)晶水）
（4）滴定反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（5）用酸性高錳酸鉀溶液滴定，判斷終點的現(xiàn)象為滴入最后一滴高錳酸鉀溶液，溶液呈紫紅色且半分鐘不變．
（6）x=6．
實驗三  探究莫爾鹽的抗氧化能力
（7）將滴有KSCN的莫爾鹽溶液暴露在空氣中，放置一段時間后，溶液會逐漸變紅．請設(shè)計簡單實驗證明莫爾鹽溶液比硫酸亞鐵溶液抗氧化能力更強(qiáng)．
答：分別取相同體積、相同濃度的莫爾鹽溶液和硫酸亞鐵溶液于兩支試管中，滴入KSCN溶液，再滴入氯水，觀察溶液變紅色的快慢判斷．

Answer 1

分析 （1）B裝置是安全瓶防止氫氧化鈉溶液倒吸；
（2）硫酸亞鐵銨的溶解度��；
（3）利用溶解度差異制取莫爾鹽，應(yīng)是冷卻熱飽和溶液的方法，加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥得到溶質(zhì)晶體；
（4）滴定實驗是高錳酸鉀溶液滴定亞鐵離子反應(yīng)生成鐵離子、錳離子和水，結(jié)合電荷守恒配平書寫離子方程式；
（5）高錳酸鉀本身有顏色，滴定亞鐵離子不需要指示劑，當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏稳芤汉�，溶液變成紫紅色，30S內(nèi)不褪色，說明達(dá)到滴定終點；
（6）依據(jù)高錳酸鉀和亞鐵離子反應(yīng)計算亞鐵離子物質(zhì)的量，得到250ml溶液中亞鐵離子物質(zhì)的量，化學(xué)式可知，莫爾鹽物質(zhì)的量和亞鐵離子物質(zhì)的量相同，結(jié)合受熱分解固體質(zhì)量減小的為結(jié)晶水的質(zhì)量，計算物質(zhì)的量，得到x；
（7）分別取相同體積、相同濃度的莫爾鹽溶液和硫酸亞鐵溶液于兩支試管中，滴入KSCN溶液，再滴入氯水，觀察溶液變紅色的快慢判斷．

解答 解：（1）廢鐵屑中含有FeS，與稀硫酸反應(yīng)生成硫化氫氣體和氫氣，硫化氫氣體被氫氧化鈉吸收，為防止溶液倒吸，B裝置起到防止倒吸的主要作用，
故答案為：防倒吸；
（2）步驟①中過濾時，要趁熱進(jìn)行的原因是，如果不趁熱過濾就會有FeSO₄•7H₂O析出，
故答案為：FeSO₄在溫度低時溶解度較小，如果不趁熱過濾就會有FeSO₄•7H₂O析出；
（3）利用溶解度差異制取莫爾鹽，通過加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾洗滌，干燥得到溶質(zhì)晶體，操作順序是bcad，
故答案為：bcad；
（4）滴定反應(yīng)的離子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（5）高錳酸鉀本身有顏色，滴定亞鐵離子不需要指示劑，當(dāng)?shù)渭幼詈笠坏稳芤汉螅�溶液變成紫紅色，30S內(nèi)不褪色，說明達(dá)到滴定終點，故答案為：加入最后一滴KMnO₄溶液紫紅色不褪，且半分鐘內(nèi)不褪色；
（6）反應(yīng)5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，配成250mL溶液，取25.00mL用0.020mol•L^-1的酸性KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，到達(dá)滴定終點是，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液20.00mL
5Fe²⁺～MnO₄^-，
5         1
n（Fe）    0.02mol/L×0.02L
n（Fe）=0.002mol
250ml溶液中含亞鐵離子0.02mol，（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•xH₂O為0.02mol，
保持200℃加熱至恒重，稱重為5.68g．失去結(jié)晶水質(zhì)量=7.84g-5.68g=2.16g
n（H₂O）=$\frac{2.16g}{18g/mol}$=0.12mol
據(jù)硫酸亞鐵銨的化學(xué)式為（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•xH₂O，根據(jù)原子守恒，得到x=6，
故答案為：6；
（7）分別取相同體積、相同濃度的莫爾鹽溶液和硫酸亞鐵溶液于兩支試管中，滴入KSCN溶液，再滴入氯水，觀察溶液變紅色的快慢判斷，莫爾鹽溶液出現(xiàn)紅色的時間晚，說明莫爾鹽溶液比硫酸亞鐵溶液抗氧化能力更強(qiáng)，
故答案為：分別取相同體積、相同濃度的莫爾鹽溶液和硫酸亞鐵溶液于兩支試管中，滴入KSCN溶液，再滴入氯水，觀察溶液變紅色的快慢判斷．

點評 本題考查制備實驗方案的設(shè)計，綜合性較強(qiáng)，注意晶體析出時含結(jié)晶水的計算方法，實驗分析和設(shè)計的分析應(yīng)用，難度較大．