Question

5．某淺綠色晶體X[x（NH₄）₂SO₄•yFeSO₄•zH₂O]在分析化學(xué)上常用作還原劑．為確定其組成，某小組同學(xué)進行如下實驗．
Ⅰ．NH₄⁺的測定
采用蒸餾法，蒸餾裝置如圖所示，實驗步驟如下：
①準確稱取19.60g晶體X，加水溶解，注入圓底燒瓶中；
②準確量取50.00mL 1.0100mol•L^-1H₂SO₄溶液于錐形瓶中；
③向圓底燒瓶中加入足量NaOH溶液，加熱蒸餾；
④用0.0400mol•L^-1 NaOH標準溶液滴定錐形瓶中過剩的酸，到終點時消耗NaOH標準溶液25.00mL．
（1）步驟②中，準確量取H₂SO₄溶液所用的玻璃儀器為酸式滴定管．
（2）步驟③中，加熱蒸餾時間需長達30分鐘，其目的為將生成的NH₃全部蒸出，被硫酸溶液完全吸收．
（3）步驟④中，若滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，則所測n（NH₄⁺）的值將偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“不變”）．
Ⅱ． SO₄^2-的測定
采用重量分析法，實驗步驟如下：
①另準確稱取19.60g晶體X于燒杯中，加水溶解，邊攪拌邊加入過量的 BaCl₂溶液；
②用無灰濾紙（灰分質(zhì)量很小，可忽略）過濾，洗滌沉淀3～4次；
③用濾紙包裹好沉淀取出，灼燒濾紙包至濾紙完全灰化；
④繼續(xù)灼燒沉淀至恒重．得沉淀質(zhì)量23.30g．
（4）步驟①中，判斷 BaCl₂溶液已過量的實驗操作和現(xiàn)象是待濁液分層后，在上層清液中加入1～2滴BaCl₂溶液，無白色渾濁出現(xiàn)，則BaCl₂溶液已過量．
（5）步驟②中，所用洗滌劑最合適的是A（填選項字母）．
A．冷水    B．稀硫酸    C．濾液
（6）步驟③灼燒操作中，除三腳架外，還需要用到下列儀器中的BDF（填選項字母）．
A．燒杯  B．坩堝    C．表面皿  D．泥三角    E．蒸發(fā)皿  F．酒精燈
（7）綜合實驗I、Ⅱ，通過計算得出晶體X的化學(xué)式為（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O．

Answer 1

分析 I．（1）酸性溶液用酸式滴定管量��；
（2）氨氣易溶于水，加熱可以使氨氣完全逸出；
（3）滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，則消耗的NaOH標準溶液的體積偏大，計算出與NaOH反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量偏大，則與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量偏��；
II．（4）判斷氯化鋇是否過量，可以在上層清液中繼續(xù)滴加氯化鋇，觀察現(xiàn)象；
（5）用冷水洗滌可以減少固體的溶解；
（6）根據(jù)灼燒的實驗操作分析；
（7）根據(jù)滴定時消耗的氫氧化鈉的物質(zhì)的量可以求出與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量，以及氨氣的物質(zhì)的量，根據(jù)硫酸鋇的質(zhì)量可以求出硫酸根的物質(zhì)的量，結(jié)合晶體的質(zhì)量求出化學(xué)式中x、y、z的值，即可得出晶體X的化學(xué)式．

解答 解：I．（1）酸性溶液用酸式滴定管量取，所以準確量取硫酸應(yīng)該選用酸式滴定管，故答案為：酸式滴定管；
（2）晶體X與NaOH反應(yīng)生成氨氣，氨氣易溶于水，加熱可以使氨氣完全逸出，被硫酸溶液完全吸收，故答案為：將生成的NH₃全部蒸出，被硫酸溶液完全吸收；
（3）滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，則消耗的NaOH標準溶液的體積偏大，計算出與NaOH反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量偏大，則與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量偏小，所以計算得到的氨氣的物質(zhì)的量偏小，故答案為：偏��；
II．（4）判斷氯化鋇是否過量，可以在上層清液中繼續(xù)滴加氯化鋇，若沒有新的沉淀生成則說明溶液中沒有硫酸根離子，即氯化鋇已經(jīng)過量；
故答案為：待濁液分層后，在上層清液中加入1～2滴BaCl₂溶液，無白色渾濁出現(xiàn)，則BaCl₂溶液已過量；
（5）用冷水洗滌可以減少固體的溶解，用硫酸洗滌會使沉淀上附著硫酸根離子，濾液中也含有硫酸根離子，所以不能用硫酸會濾液洗滌沉淀，應(yīng)該選用冷水洗滌；
故答案為：A；
（6）做灼燒的實驗時，固體在坩堝中灼燒，用酒精燈加熱，坩堝放置在有泥三角的三腳架上，所以用到的儀器為：坩堝、三腳架、泥三角、酒精燈；
故答案為：BDF；
（7）與NaOH反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量為n（H₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.0400mol•L^-1×0.02500L，
與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量為：0.05L×1.0100mol•L^-1-$\frac{1}{2}$×0.0400mol•L^-1×0.025L=0.05mol，則氨氣的物質(zhì)的量n（NH₃）=2n（H₂SO₄）=0.1mol．
19.60g晶體X于燒杯中，加水溶解，邊攪拌邊加入過量的 BaCl₂溶液，得到硫酸鋇沉淀23.30g，則n（SO₄^2-）=$\frac{23.30g}{233g/mol}$=0.10mol，
$\frac{19.60g}{132x+152y+18z}$×2x=0.1mol，$\frac{19.60g}{132x+152y+18z}$×（x+y）=0.1mol，則x+y=2x，即x=y，
令x=1，則$\frac{19.60}{132+152+18z}$×2=0.1，則z=6，即x=1，y=1，z=6，則其化學(xué)式為（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O，
令x=2，則$\frac{19.60}{132×2+152×2+18z}$×4=0.1，則z=1.21，不符合；
故答案為：（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O．

點評 本題考查物質(zhì)組成的探究實驗，把握發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及實驗操作為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析能力及計算能力的考查，注意信息與所學(xué)知識的結(jié)合，題目難度中等．