Question

8．為探索工業(yè)廢料的再利用，某化學(xué)興趣小組在實驗室中用含有鋁、鐵、銅的合金制取氯化鋁溶液、綠礬晶體和膽礬晶體．其實驗方案如下：

（1）從濾液D中得到綠礬晶體（FeSO₄•7H₂O）的實驗操作是在隔絕空氣的條件下，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，并用冰水洗滌、低溫烘干．其中隔絕空氣的目的防止FeSO₄•7H₂O晶體被氧化，冰水洗滌的目的除去雜質(zhì)、減少晶體的損耗．從濾液A得到沉淀C 的步驟中，pH控制較難操作，可改為通入通入足量的CO₂氣體．
（2）某結(jié)晶水合物除含有與綠礬相同的離子外，還含有一種常見陽離子．稱取兩份質(zhì)量均為1.96g的該結(jié)晶水合物，分別制成溶液．一份加入足量Ba（OH）₂溶液，生成白色沉淀，隨即沉淀變?yōu)榛揖G色，最后帶有紅褐色；加熱該混合物，逸出能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體；用稀鹽酸處理沉淀物，經(jīng)洗滌和干燥，得到白色固體2.33g．另一份加入含0.001mol KMnO₄的酸性溶液，MnO₄^-恰好完全被還原為Mn²⁺．試通過計算確定該結(jié)晶水合物的化學(xué)式．已知：Fe²⁺+MnO₄^-+H⁺→Fe³⁺+Mn²⁺+H₂O（未配平）

Answer 1

分析 合金中加入氫氧化鈉溶液，鋁可與氫氧化鈉反應(yīng)，當(dāng)合金與氫氧化鈉反應(yīng)時，發(fā)生2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，所得濾液A為NaAlO₂溶液，濾液中滴加鹽酸調(diào)節(jié)pH值，得氫氧化鋁沉淀，經(jīng)過濾、洗滌得沉淀C為Al（OH）₃，生成的氫氧化鋁再和鹽酸反應(yīng)生成AlCl₃；濾渣B為Fe和Cu的混合物，加入足量稀硫酸，過濾、洗滌，得到的濾液D為FeSO₄，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到綠礬，濾渣E為Cu，可用于制備膽礬，以此解答該題．

解答 解：合金中加入氫氧化鈉溶液，鋁可與氫氧化鈉反應(yīng)，當(dāng)合金與氫氧化鈉反應(yīng)時，發(fā)生2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，所得濾液A為NaAlO₂溶液，濾液中滴加鹽酸調(diào)節(jié)pH值，得氫氧化鋁沉淀，經(jīng)過濾、洗滌得沉淀C為Al（OH）₃，生成的氫氧化鋁再和鹽酸反應(yīng)生成AlCl₃；濾渣B為Fe和Cu的混合物，加入足量稀硫酸，過濾、洗滌，得到的濾液D為FeSO₄溶液，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶可得到綠礬，濾渣E為Cu，可用于制備膽礬，
（1）根據(jù)上面分析可知，從FeSO₄溶液中得到綠礬晶體（FeSO₄•7H₂O）的實驗操作是在隔絕空氣的條件下，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，并用冰水洗滌、低溫烘干，其中隔絕空氣的目的 防止FeSO₄•7H₂O晶體被氧化，F(xiàn)eSO₄•7H₂O晶體能溶于水，溫度越高溶解度越大，所以冰水洗滌的目的 除去雜質(zhì)、減少晶體的損耗，從濾液A得到沉淀C 的步驟中，pH控制較難操作，可改為通入 通入足量的CO₂氣體，
故答案為：冷卻結(jié)晶；防止FeSO₄•7H₂O晶體被氧化；除去雜質(zhì)、減少晶體的損耗；通入足量的CO₂；
（2）據(jù)題意：n（SO₄^2-）=$\frac{{{{2.33}^{\;}}g}}{{23{3^{\;}}g•mo{l^{-1}}}}$=0.01 mol
5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
5            1
n（Fe²⁺）        0.001 mo1
n（Fe²⁺）=0.001 mol×5=0.005 mol
根據(jù)離子化合物中陰、陽離子電荷平衡的原理，n（NH₄⁺）+2n（Fe²⁺）=2n（SO₄^2-）
n（NH₄⁺）=0.01 mol
m（H₂O）=1.96 g-0.01×96-0.005×56-0.01×18=0.54 g
n（H₂O）=$\frac{{{{0.54}^{\;}}g}}{{1{8^{\;}}g•mo{l^{-1}}}}$=0.03 mol
有n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.01：0.005：0.01：0.03=2：1：2，6，所以該結(jié)晶水合物的化學(xué)式為（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O[或（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]，
答：該結(jié)晶水合物的化學(xué)式為（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O[或（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]．

點評 本題綜合考查物質(zhì)的制備和性質(zhì)探究等知識，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰Α⒂嬎隳芰Φ目疾�，為高考常見題型，注意把握實驗的操作原理和步驟，把握相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)，難度中等．