Question

1．硫酸亞鐵銨晶體：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，俗名摩爾鹽．易溶于水，不溶于乙醇，廣泛用于醫(yī)藥、冶金、電鍍等．工業(yè)上利用硫鐵礦（主要成分FeS，）生產(chǎn)硫酸亞鐵銨的流程如圖：

回答下列問(wèn)題：
（1）提高硫鐵礦反應(yīng)速率的措施有粉碎、攪拌等（任寫兩點(diǎn)）．
（2）工業(yè)生產(chǎn)中氣體X經(jīng)過(guò)多步轉(zhuǎn)化可利用．寫出400℃時(shí)，催化劑作用下氣體X與空氣反應(yīng)的化學(xué)方程式2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;\;400℃\;\;\;}}{催化劑}$2SO₃．
（3）固體M為鐵粉，趁熱過(guò)濾的目的是趁熱過(guò)濾的目的是避免溫度降低，硫酸亞鐵晶體析出而造成損失．
（4）操作A包含以下步驟：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥；制得的硫酸亞鐵銨晶體一般用乙醇洗滌，選擇乙醇的目的是減少產(chǎn)品的溶解，且便于產(chǎn)品干燥．
（5）制得的摩爾鹽產(chǎn)品往往含有極少量的Fe³⁺，為測(cè)定摩爾鹽產(chǎn)品的純度，某實(shí)驗(yàn)小組稱取產(chǎn)品2.0g，溶于水，并向其中加入少量稀硫酸．用0.1000mol/L的KMnO₄溶液滴定，達(dá)到終點(diǎn)時(shí)消耗KMnO₄溶液10.00mL，則：
①達(dá)到滴定終點(diǎn)時(shí)的現(xiàn)象是滴入高錳酸鉀溶液不褪色且半分鐘不變；  ②該滴定過(guò)程中反應(yīng)的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
③該產(chǎn)品的純度為98%．

Answer 1

分析 由流程圖可知：硫鐵礦焙燒：4FeS+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4SO₂↑，則燒渣主要成分為Fe₂O₃，氣體X為二氧化硫，X經(jīng)多步轉(zhuǎn)化為硫酸溶液，再與燒渣得到溶液b為硫酸鐵溶液，加入固體M得溶液c，c與硫酸銨得到摩爾鹽，則c為亞鐵離子的溶液，故固體M應(yīng)為鐵粉，溶液c為硫酸亞鐵溶液，向其中加入硫酸銨經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥制得的硫酸亞鐵銨晶體，據(jù)此分析．

解答 解：硫鐵礦焙燒：4FeS+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4SO₂↑，則燒渣主要成分為Fe₂O₃，氣體X為二氧化硫，X經(jīng)多步轉(zhuǎn)化為硫酸溶液，再與燒渣得到溶液b為硫酸鐵溶液，加入固體M得溶液c，c與硫酸銨得到摩爾鹽，則c為亞鐵離子的溶液，故固體M應(yīng)為鐵粉，溶液c為硫酸亞鐵溶液，
（1）提高硫鐵礦反應(yīng)速率的措施有粉碎硫鐵礦增大接觸面積，攪拌加速反應(yīng)等；
故答案為：粉碎、攪拌等；
（2）氣體X為二氧化硫，則400℃時(shí)，催化劑作用下氣體X與空氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;\;400℃\;\;\;}}{催化劑}$2SO₃；
故答案為：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;\;400℃\;\;\;}}{催化劑}$2SO₃；
（3）溶液b為硫酸鐵溶液，加入固體M得溶液c，c與硫酸銨得到摩爾鹽，則c為亞鐵離子的溶液，故固體M應(yīng)為鐵粉，趁熱過(guò)濾的目的是避免溫度降低，硫酸亞鐵晶體析出而造成損失；
故答案為：鐵粉；趁熱過(guò)濾的目的是避免溫度降低，硫酸亞鐵晶體析出而造成損失；
（4）向硫酸亞鐵溶液中加入硫酸銨經(jīng)過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥制得的硫酸亞鐵銨晶體；摩爾鹽不溶于乙醇，故為了減少產(chǎn)品的溶解，且便于產(chǎn)品干燥，選擇乙醇洗滌晶體；
故答案為：冷卻結(jié)晶；減少產(chǎn)品的溶解，且便于產(chǎn)品干燥；
（5）①滴定終點(diǎn)利用高錳酸鉀溶液呈紫紅色做指示劑指示到終點(diǎn)；
故答案為：滴入高錳酸鉀溶液不褪色且半分鐘不變；
②高錳酸鉀與Fe²⁺的反應(yīng)是MnO₄^-～Mn²⁺～5e^-；Fe²⁺～Fe3⁺～e^-；依據(jù)電子守恒，鐵離子和亞鐵離子前乘5，依據(jù)原子守恒和電荷守恒得到反應(yīng)的離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
③根據(jù)5Fe²⁺～MnO₄^-，則n（摩爾鹽）=n（Fe²⁺）=5n（MnO₄^-）=5×0.1000mol/L×0.01L=0.005mol，產(chǎn)品中摩爾鹽的質(zhì)量為：0.005mol×392g/mol=1.96g，則該產(chǎn)品的純度為：$\frac{1.96g}{2g}×100%$=98%；
故答案為：98%．

點(diǎn)評(píng) 本題以莫爾鹽的制備為載體，考查物質(zhì)分離提純、氧化還原反應(yīng)滴定應(yīng)用以計(jì)算、以及在新情境下綜合運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力等．題目有一定的難度．需學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)與靈活運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力．