Question

7．硫酸亞鐵銨晶體[化學(xué)式為x（NH₄）₂SO₄•yFeSO₄•zH₂O]呈淺綠色，易溶于水，不溶于酒精，是一種重要的化學(xué)試劑．某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)以下實(shí)驗(yàn)制備并定量測(cè)定其組成．
已知：

溫度、溶解度、物質(zhì)	（NH4）2SO4	FeSO4•7H2SO4	硫酸亞鐵銨晶體
10	73.0	40.0	18.1
20	75.4	48.0	21.1
30	78.0	60.0	24.5
40	81.0	73.3	27.9
50	84.5	-	31.3
70	91.9	-	38.5

Ⅰ．硫酸亞鐵銨晶體的制備（如圖所示）
（1）Na₂CO₃溶液能用于除油污的原因是（用離子方程式表示）CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-．
（2）加入適量（NH₄）₂SO₄后，經(jīng)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾就能得到硫酸亞鐵銨晶體的原因是相同溫度下，硫酸亞鐵銨晶體在水中的溶解度小于（NH₄）₂SO₄、FeSO₄•7H₂O．
（3）用無(wú)水乙醇除去硫酸亞鐵銨晶體表面的水分，而不能在空氣中直接烘干的原因是防止在加熱過(guò)程中晶體失去結(jié)晶水及被氧化．
Ⅱ．定量測(cè)定硫酸亞鐵銨晶體的組成
步驟1：結(jié)晶水的測(cè)定
（4）準(zhǔn)確稱量47.040g純凈的硫酸亞鐵銨晶體并隔絕空氣加熱至恰好失去結(jié)晶水，稱得剩余固體34.080g，則n（結(jié)晶水）=0.72mol．再將全部剩余固體溶于水配成250mL溶液．
步驟2：Fe²⁺的測(cè)定
（5）取25.00mL步驟1中所配溶液于錐形瓶中，將0.1000mol/L 酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液裝入
酸式滴定管中進(jìn)行滴定，反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象是滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，錐形瓶?jī)?nèi)溶液變?yōu)樽霞t色，且半分鐘不恢復(fù)原色，共計(jì)消耗酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液24.00mL．
步驟3：SO₄^2-的測(cè)定    向25.00mL步驟1中所配溶液中加入足量BaCl₂溶液后，經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥后，稱量沉淀質(zhì)量為5.592g．
步驟4：計(jì)算
（6）x：y：z=1：1：6．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）Na₂CO₃水解溶液呈堿性，堿性溶液能用于除油污；
（2）根據(jù)表中的溶解度數(shù)據(jù)可知，相同溫度下，硫酸亞鐵銨晶體在水中的溶解度小于（NH₄）₂SO₄、FeSO₄•7H₂O，據(jù)此答題；
（3）硫酸亞鐵銨在加熱過(guò)程中晶體失去結(jié)晶水及被氧化且容易被氧化；
Ⅱ．（4）根據(jù)47.040g純凈的硫酸亞鐵銨和剩余固體34.080g的質(zhì)量比可知水的質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算出水的物質(zhì)的量；
（5）酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液有強(qiáng)氧化性，亞鐵離子與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子和錳離子，在滴定終點(diǎn)時(shí)錐形瓶?jī)?nèi)溶液變?yōu)樽霞t色，據(jù)此答題；
（6）根據(jù)步驟1可知水的物質(zhì)的量，根據(jù)步驟2中關(guān)系式5Fe²⁺～MnO₄^-，可計(jì)算出亞鐵離子的物質(zhì)的量，根據(jù)步驟3中BaSO₄沉淀質(zhì)量為5.592g，可知硫酸根離子的物質(zhì)的量．

解答 解：Ⅰ．（1）Na₂CO₃水解溶液呈堿性，堿性溶液能用于除油污，反應(yīng)的離子方程式為CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；
（2）根據(jù)表中的溶解度數(shù)據(jù)可知，相同溫度下，硫酸亞鐵銨晶體在水中的溶解度小于（NH₄）₂SO₄、FeSO₄•7H₂O，所以加入適量（NH₄）₂SO₄后，經(jīng)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾就能得到硫酸亞鐵銨晶體，
故答案為：相同溫度下，硫酸亞鐵銨晶體在水中的溶解度小于（NH₄）₂SO₄、FeSO₄•7H₂O；
（3）硫酸亞鐵銨在加熱過(guò)程中晶體失去結(jié)晶水及被氧化且容易被氧化，所以用無(wú)水乙醇除去硫酸亞鐵銨晶體表面的水分，而不能在空氣中直接烘干，
故答案為：防止在加熱過(guò)程中晶體失去結(jié)晶水及被氧化；
Ⅱ．（4）根據(jù)47.040g純凈的硫酸亞鐵銨和剩余固體34.080g的質(zhì)量比可知水的質(zhì)量為47.040g-34.080g=12.96g，所以水的物質(zhì)的量為0.72mol，
故答案為：0.72mol；
（5）酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液有強(qiáng)氧化性，所以要用酸式滴定管，亞鐵離子與高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成鐵離子和錳離子，反應(yīng)的離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，滴定至終點(diǎn)的現(xiàn)象是滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，錐形瓶?jī)?nèi)溶液變?yōu)樽霞t色，且半分鐘不恢復(fù)原色，
故答案為：酸；5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；滴入最后一滴標(biāo)準(zhǔn)液時(shí)，錐形瓶?jī)?nèi)溶液變?yōu)樽霞t色，且半分鐘不恢復(fù)原色；
（6）根據(jù)步驟1可知水的物質(zhì)的量為0.72mol，根據(jù)步驟2中關(guān)系式5Fe²⁺～MnO₄^-，可計(jì)算出亞鐵離子的物質(zhì)的量為5×0.1000mol/L×0.024L×$\frac{250}{25}$=0.12mol，根據(jù)步驟3中BaSO₄沉淀質(zhì)量為5.592g即為$\frac{5.592}{233}$mol=0.024mol，可知硫酸根離子的物質(zhì)的量為為0.024mol×$\frac{250}{25}$=0.24mol，所以x：y：z=0.12mol：（0.024mol-0.12mol）：0.72mol=1：1：6，
故答案為：1：1：6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)工藝流程、鹽類水解、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等，難度中等，需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與運(yùn)用知識(shí)分析解決問(wèn)題的能力，注意基礎(chǔ)知識(shí)的理解掌握．