Question

（18分）硫酸亞鐵銨晶體俗名為摩爾鹽，化學(xué)式為xFeSO4·y(NH4)2SO4·zH2O，在制藥、電鍍方面有廣泛的應(yīng)用。

資料： ①硫酸亞鐵銨晶體易溶于水，不溶于乙醇；

②相關(guān)物質(zhì)的溶解度（單位：g）如下表：

溫度/℃	FeSO4	(NH4) 2SO4	xFeSO4·y(NH4)2SO4·zH2O
10	20.0	73	17.2
20	26.5	75.4	21. 6
30	32.9	78	28.1

③硫酸亞鐵銨晶體受熱時，在200℃以下只有結(jié)晶水失去。

【探究一】：制備硫酸亞鐵銨晶體

某興趣小組的學(xué)生用含有少量銅的廢鐵屑制備硫酸亞鐵銨晶體，流程如下：

（1）在盛有廢鐵屑的容器中，倒入熱水和洗滌劑，充分?jǐn)嚢�。以除去廢鐵屑表面的油污，這是利用洗滌劑的 作用；

（2）操作①中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；

（3）過濾所需的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、 。過濾操作中濾紙有多種折法，為了加快過濾速率，你選擇折法是 ；

（4）操作①中過濾時，要趁熱進(jìn)行的原因是 ，過濾后得到的固體中一定含有的物質(zhì)是 ；

（5）操作②的目的是得到硫酸亞鐵銨晶體。操作順序是b→ → →d；

a．過濾 b．加熱濃縮 c．冷卻結(jié)晶 d．洗滌干燥

（6）操作②中使用乙醇洗滌，可快速晾干。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是 ；

A、避免用水洗滌所造成的晶體損耗

B、酒精易揮發(fā)，可低溫晾干晶體

【探究二】：探究硫酸亞鐵銨的組成

【實(shí)驗(yàn)步驟】：取2份等質(zhì)量的硫酸亞鐵銨晶體，分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。向一份中加入過量的NaOH溶液，充分反應(yīng)后得到0.68gNH3；向另一份中加入過量的BaCl2溶液，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥得到9.32g沉淀。

回答下列問題：

（7）實(shí)驗(yàn)中生成的NH3能使?jié)駶櫟?/span> 變藍(lán)；寫出(NH4)2SO4與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式 ，屬于 反應(yīng)；

（8）實(shí)驗(yàn)中加入過量BaCl2溶液的目的 ；

（9）取最后一次洗滌液，加入Na2SO4溶液， ，則說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈；

（10）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算x 和y的比值（2分，寫出計(jì)算過程；相對分子質(zhì)量：NH3-17、BaSO4-233）

；

為進(jìn)一步確定硫酸亞鐵銨晶體的組成，另取7.84g硫酸亞鐵銨晶體，并加熱使其分解，剩余固體質(zhì)量與溫度的關(guān)系如圖所示。則：

（11）根據(jù)圖示數(shù)據(jù)，硫酸亞鐵銨晶體中，

x：y：z = ；

（12）寫出A點(diǎn)到B點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方

程式 。

 

Answer 1

（1）乳化

（2）Fe + H2SO4==FeSO4 + H2↑

（3）漏斗 C

（4）防止FeSO4晶體析出 Cu

（5）c a

（6）AB（漏選不給分）

（7）紅色石蕊試紙 (NH4)2SO4 + 2NaOH == 2NH3 ↑+ Na2SO4 + 2H2O 復(fù)分解

（8）使硫酸根完全沉淀（合理均給分）

（9）無沉淀

（10） xFeSO4·y(NH4)2SO4~ 2yNH3 ~ (x+y)BaSO4……………………(1分)

34y 233(x+y)

0.68g 9.32g

x:y=1:1……………………………………..(1分)

（11）1:1:6

（12）FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O △ FeSO4·(NH4)2SO4·2H2O + 4H2O

【解析】

試題分析：（1）洗滌劑除去油污是因?yàn)樗�含表面活性劑，表面活性劑要使油以極小的液滴均勻懸浮在水中形成乳濁液的現(xiàn)象。其中的乳化劑所起的作用就叫乳化作用。

（2）操作①向鐵屑中加硫酸，二者反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe + H2SO4==FeSO4 + H2↑；

（3）過濾所需的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗。為了加快過濾速率，需要濾紙折疊后的表面積最大，所以應(yīng)選擇的折法是A；

（4）操作①中過濾時，如溫度太低，硫酸亞鐵的溶解度較低，其晶體會析出。所以要趁熱進(jìn)行。廢鐵屑中含一定量的銅，銅的活動性較弱不和稀硫酸反應(yīng)，所以過濾后得到的固體中一定含有的物質(zhì)是銅。

（5）硫酸亞鐵銨晶體的溶解度較小，可通過加熱濃縮而溶液濃度變大，促使形成硫酸亞鐵銨的飽和溶液；然后再通過冷卻結(jié)晶，使其從溶液中析出；再通過過濾分離出析出的晶體；最后洗滌干燥得到晶體。所以操作順序是b→ c→ a →d；

（6）根據(jù)題意可知：硫酸亞鐵銨晶體易溶于水，不溶于乙醇。所以操作②中使用乙醇洗滌，避免了用水洗滌所造成的晶體因溶解而損耗；且酒精易揮發(fā)，可低溫晾干晶體。

【探究二】：（7）實(shí)驗(yàn)中生成的NH3極易溶于水，且能和水反應(yīng)生成氨水，其溶液呈堿性，故能使?jié)駶櫟?紅色的石蕊試液變藍(lán)；寫出(NH4)2SO4與NaOH反應(yīng)的化學(xué)方程式(NH4)2SO4 + 2NaOH == 2NH3 ↑+ Na2SO4 + 2H2O，此反應(yīng)中(NH4)2SO4與NaOH兩種反應(yīng)物相互交換了成分，生成硫酸鈉和氨水，氨水不穩(wěn)定增長而分解為氨氣和水。從類型上來說屬于復(fù)分解反應(yīng)；

（8）為使硫酸根完全沉淀，在實(shí)驗(yàn)中加入過量BaCl2溶液；

（9）洗滌沉淀是為了除去沉淀上帶有的溶液中的離子，如未洗滌干凈，則加入Na2SO4溶液能與過量有剩余的氯化鋇反應(yīng)生成沉淀。所以當(dāng)加入Na2SO4溶液無沉淀生成，說明沉淀已經(jīng)洗滌干凈；

（10）方法一：根據(jù)題意可知：已知量為生成氨氣和硫酸鋇沉淀的質(zhì)量；未知量為晶體中x 和y的比值。解題思路：根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，氮、硫兩元素的質(zhì)量在反應(yīng)前后守恒�？筛鶕�(jù)生成氨氣和硫酸鋇沉淀的質(zhì)量計(jì)算氮、硫元素的質(zhì)量比；再根據(jù)晶體的化學(xué)式計(jì)算出氮、硫元素的質(zhì)量比。二者相等，可計(jì)算出晶體中x 和y的比值。具體過程如下：

生成氨氣0.68g，其中含氮元素的質(zhì)量為：0.68g×（ ×100%）=0.56g。

生成硫酸鋇9.32g，其中含鋇硫元素的質(zhì)量為：9.32g×（×100%）=1.28g。

根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：氮、硫兩元素在變化前后的質(zhì)量相等�？闪惺綖椋�

[14×2y]:[32×(x+y)] =0.56g：1.28g

則x：y=1：1

方法二：也可根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算此題。已知量為生成氨氣和硫酸鋇沉淀的質(zhì)量；未知量為晶體中x 和y的比值。

xFeSO4·y(NH4)2SO4~ 2yNH3 ~ (x+y)BaSO4

34y 233(x+y)

0.68g 9.32g

34y：233(x+y)= 0.68g：9.32g

x:y=1:1

（11）根據(jù)“硫酸亞鐵銨晶體受熱時，在200℃以下只有結(jié)晶水失去”可知生成水的質(zhì)量為7.84g—5.68g=2.16g。結(jié)合（10）中的數(shù)據(jù)及晶體的化學(xué)式[xFeSO4·y(NH4)2SO4·zH2O]可列式為：[14×2y]:[32×(x+y)]：36=0.56g：1.28g：: 2.16g 所以 x：y：z=1：1：6

（12）根據(jù)圖像可知：A點(diǎn)到B點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)是失去了結(jié)晶水的質(zhì)量為7.84g—6.40g=1.44g。結(jié)合（11）可知結(jié)晶水的總質(zhì)量為2.16g。設(shè)A點(diǎn)到B點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)是失去了結(jié)晶水的數(shù)目為x，則可列式為：x：6=1.44g：2.16g，可解得x=4 所以反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O△FeSO4·(NH4)2SO4·2H2O + 4H2O

考點(diǎn)：乳化作用、科學(xué)探究、綜合計(jì)算、化學(xué)方程式的書寫