Question

硫酸亞鐵銨的化學(xué)式為（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O，商品名為摩爾鹽．硫酸亞鐵可與硫酸銨生成硫酸亞鐵銨，一般硫酸亞鐵鹽在空氣中易被氧化，而形成摩爾鹽后就比較穩(wěn)定了．三種鹽的溶解度（單位為g/100g水）如下表

溫度/℃	10	20	30	40	50	70
（NH4）2SO4	73.0	75.4	78.0	81.0	84.5	91.9
FeSO4?7H2O	40.0	48.0	60.0	73.3	-	-
（NH4）2Fe（SO4）2?6H2O	18.1	21.2	24.5	27.9	31.3	38.5

實(shí)驗(yàn)室欲制備硫酸亞鐵銨晶體，設(shè)計(jì)了如下方案．
（1）完成實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：
①稱取4g鐵屑，放入小燒杯，加入15mL10%Na₂CO₃溶液，小火加熱10min以除去______，倒掉溶液，用蒸餾水把鐵沖洗干凈，干燥，備用；
②將處理好的鐵屑放入小燒杯，加入15mL 3mol/L H₂SO₄溶液，水浴加熱至不再有氣體生成為止，趁熱過濾去剩余鐵屑，并用少量熱水洗滌燒杯及濾紙，并將濾液和洗滌液一起轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中，則蒸發(fā)皿中溶液的溶質(zhì)為______（填名稱，不考慮水解），其物質(zhì)的量約為______mol；
③加入______g硫酸銨到蒸發(fā)皿中，緩緩加熱、濃縮至表面出現(xiàn)結(jié)晶膜為止、冷卻，得硫酸亞鐵銨晶體．
（2）回答下列問題：
①硫酸亞鐵溶液在空氣中易被氧化變質(zhì)，操作時應(yīng)注意：a______；b______；
②加熱、濃縮溶液時，不濃縮至干的理由是______；
③硫酸亞鐵和硫酸銨的混合溶液加熱濃縮就能得到硫酸亞鐵銨晶體，其原因是______；
④稱取兩份質(zhì)量均為1.96g的該硫酸亞鐵銨，制成溶液．用未知濃度的KMnO₄酸性溶液進(jìn)行滴定．
Ⅰ） 滴定時，將KMnO₄酸性溶液裝在______（酸式或堿式）滴定管，操作時用______手拿錐形瓶；
Ⅱ） 已知MnO₄^-被還原為Mn²⁺，試寫出該滴定過程中的離子方程式：______；
Ⅲ） 判斷該反應(yīng)到達(dá)滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象為______；
Ⅳ） 假設(shè)到達(dá)滴定終點(diǎn)時，用去V mL KMnO₄酸性溶液，則該KMnO₄酸性溶液的濃度為______mol/L．

Answer 1

解：（1）①鐵屑表面的油污屬于酯類，在熱堿性溶液中能被水解掉，故答案為：鐵屑表面的油污；
②鐵和稀硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物是硫酸亞鐵，根據(jù)反應(yīng)：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，消耗的稀硫酸的量和生成的硫酸亞鐵的量相等即n=0.015L×3mol/L=0.045mol，故答案為：硫酸亞鐵；0.045；
③根據(jù)（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O～（NH₄）₂SO₄～FeSO₄，則硫酸銨的物質(zhì)的量為0.045mol，質(zhì)量m=nM=0.045mol×132g/mol=5.94g，故答案為：5.94；
（2）①硫酸亞鐵溶液在空氣中易被氧化變質(zhì)，為避開氧氣的氧化，要求過濾洗滌操作速度要快并且步驟③要緩緩加熱，避免沸騰；故答案為：過濾洗滌操作速度要快；步驟③要緩緩加熱，避免沸騰；
②硫酸亞鐵銨晶體中的結(jié)晶水受熱容易失去，蒸干會使晶體分解，故答案為：因?yàn)槲龀龅氖橇蛩醽嗚F銨晶體，帶有結(jié)晶水，蒸干會使晶體分解；
③根據(jù)表中所示的在不同溫度下的溶解度數(shù)據(jù)，可以看出相同溫度下硫酸亞鐵銨晶體在水中的溶解度比硫酸亞鐵和硫酸銨的溶解度小，所以將硫酸亞鐵和硫酸銨的混合溶液加熱濃縮就能得到硫酸亞鐵銨晶體，故答案為：因?yàn)橄嗤瑴囟认铝蛩醽嗚F銨晶體在水中的溶解度比硫酸亞鐵和硫酸銨的溶解度�。�
④Ⅰ）高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡皮管，所以將KMnO₄酸性溶液裝在酸式滴定管中，滴定時右手拿錐形瓶，左手控制活塞，故答案為：酸式；右；
Ⅱ）高錳酸根具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，氧化還原反應(yīng)為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
Ⅲ）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(diǎn)，故答案為：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(diǎn)；
Ⅳ）1.96g硫酸亞鐵銨晶體的物質(zhì)的量n===0.005mol，根據(jù)原子守恒則亞鐵離子的物質(zhì)的量為0.005mol，反應(yīng)5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O，則5Fe²⁺～MnO₄^-，所以高錳酸鉀的物質(zhì)的量為0.001mol，據(jù)c===mol/l，故答案為：．
分析：（1）油污屬于酯類，在熱堿性溶液中能被水解掉，鐵和稀硫酸反應(yīng)的產(chǎn)物是硫酸亞鐵，反應(yīng)中消耗的稀硫酸的量和生成的硫酸亞鐵的量相等；
（2）亞鐵離子具有較強(qiáng)的還原性，能被氧氣或高錳酸鉀氧化，硫酸亞鐵銨晶體中的結(jié)晶水受熱容易失去；相同溫度下硫酸亞鐵銨晶體在水中的溶解度比硫酸亞鐵和硫酸銨的溶解度小；高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕橡膠，滴定時右手拿錐形瓶，左手控制活塞，高錳酸鉀本身有顏色，滴定亞鐵離子是不需要指示劑的，根據(jù)亞鐵離子和高錳酸根反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，可以找到亞鐵離子與高錳酸根之間的量的關(guān)系，根據(jù)原子守恒可以找到亞鐵離子和酸亞鐵銨之間量的關(guān)系，進(jìn)而進(jìn)行計(jì)算．
點(diǎn)評：本題是一道有關(guān)滴定知識的大型實(shí)驗(yàn)題目，綜合性較強(qiáng)，難度較大．