Question

【題目】硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化學(xué)中的重要試劑。隔絕空氣加熱至500℃時(shí)硫酸亞鐵銨能完全分解，分解產(chǎn)物中含有鐵氧化物、硫氧化物、氨氣和水蒸氣等。

[實(shí)驗(yàn)探究]某化學(xué)小組選用如圖所示部分裝置迸行實(shí)驗(yàn)(夾持裝備略)

實(shí)驗(yàn)I驗(yàn)證分解產(chǎn)物中含有氨氣和水蒸氣，并探究殘留固體成分。

（1）所選用裝置的正確連接順序?yàn)?/span>___(填裝置的字母序號(hào))。

（2）A中固體完全分解后變?yōu)榧t棕色粉末，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明A中殘留固體僅為Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4：___。

實(shí)驗(yàn)Ⅱ探究分解產(chǎn)物中的硫氧化物，連接裝置AEFB進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

（3）實(shí)驗(yàn)過程中觀察到：E中沒有明顯現(xiàn)象，F中溶液褪色，據(jù)此得出的結(jié)論是___。

（4）實(shí)驗(yàn)證明(NH4)2Fe(SO4)2受熱分解除生成上述產(chǎn)物外，還有N2產(chǎn)生，寫出A中反應(yīng)的化學(xué)方程式___。

Ⅲ、為測定硫酸亞鐵銨(NH4)2Fe(SO4)26H2O晶體純度，某學(xué)生取mg硫酸亞鐵銨樣品配成500mL溶液，根據(jù)物質(zhì)組成，設(shè)計(jì)了如下三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，請回答：

方案一：取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液于錐形瓶，用0.1000mol·L-1的酸性KMnO4溶液進(jìn)行滴定。

方案二：取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。

方案三：（通過NH4+測定）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖所示。取20.00mL硫酸亞鐵銨溶液進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)。

（5）若實(shí)驗(yàn)操作都正確，但方案一的測定結(jié)果總是小于方案二，其可能原因是___。

（6）方案三選擇裝置___(填圖一或圖二)較為合理，判斷理由是___。若測得NH3的體積為VL（已折算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下），則該硫酸亞鐵銨晶體的純度為___（列出計(jì)算式即可，不用簡化）。

Answer 1

【答案】ACBD 殘留固體僅為Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4 分解產(chǎn)物中有SO2，沒有SO3 2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O Fe2+已被空氣中的O2部分氧化 圖二 圖一，導(dǎo)管插入液面下，會(huì)產(chǎn)生倒吸，且用洗氣法不能收集氣體；圖二，導(dǎo)管口位于液面上，符合排液集氣的要求

【解析】

（1）由裝置圖可知，要檢驗(yàn)NH3，需使用溶有酚酞的水，即D裝置；要檢驗(yàn)水蒸氣，需使用無水硫酸銅，即C裝置；且應(yīng)先檢驗(yàn)水蒸氣，后檢驗(yàn)NH3；在檢驗(yàn)NH3前，還需把硫的氧化物處理掉，否則會(huì)干擾NH3的檢驗(yàn)。

（2）要檢驗(yàn)A中不含FeO或Fe3O4，實(shí)質(zhì)上是檢驗(yàn)Fe2+不存在，所以使用檢驗(yàn)Fe2+的試劑進(jìn)行檢驗(yàn)，而不是檢驗(yàn)Fe3+。

（3）實(shí)驗(yàn)過程中觀察到：E中沒有明顯現(xiàn)象，即不含SO3；F中溶液褪色，即含有SO2。

（4）(NH4)2Fe(SO4)2受熱分解產(chǎn)物為氧化鐵、二氧化硫、氨氣、水蒸氣、N2，由此寫出并配平A中反應(yīng)的化學(xué)方程式。

（5）方案一是用酸性KMnO4溶液測定Fe2+的量，由此求出硫酸亞鐵銨的含量；方案二是利用氯化鋇測定溶液中SO42-的量，由此求出硫酸亞鐵銨的含量，因?yàn)?/span>SO42-不會(huì)變質(zhì)，而Fe2+易被空氣中的O2氧化，會(huì)導(dǎo)致所用KMnO4溶液的體積減小，從而使測定結(jié)果偏小。

（6）方案三中，圖一使用洗氣法收集氨氣，圖二使用量氣管量取氣體體積，前一方法無法測定氣體體積，后一方法只要注意盡可能不讓氨氣溶解于量氣管內(nèi)的液體，就可減少誤差。利用NH3的體積及硫酸亞鐵銨的化學(xué)式，求出硫酸亞鐵銨晶體的質(zhì)量，再除以樣品的質(zhì)量，即可求出樣品的純度。

（1）由前面分析知，要檢驗(yàn)NH3，首先用A裝置讓硫酸亞鐵銨分解，然后利用C裝置檢驗(yàn)水蒸氣，再利用B裝置除去硫的氧化物，最后用D裝置檢驗(yàn)NH3，從而得出裝置的連接順序?yàn)?/span>ACBD；答案為：ACBD；

（2）要檢驗(yàn)A中不含FeO或Fe3O4，實(shí)質(zhì)上是檢驗(yàn)Fe2+不存在。檢驗(yàn)方法為：取少量A中殘留固體，加入適量的稀硫酸讓其完全溶解，向溶液中滴加少量的KMnO4酸性溶液，若溶液不褪色，則表明殘留固體僅為Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4；答案為：殘留固體僅為Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4；

（3）實(shí)驗(yàn)過程中觀察到：E中沒有明顯現(xiàn)象，即不含SO3；F中溶液褪色，即含有SO2。由此得出的結(jié)論為：分解產(chǎn)物中有SO2，沒有SO3；答案為：分解產(chǎn)物中有SO2，沒有SO3；

（4）(NH4)2Fe(SO4)2受熱分解產(chǎn)物為氧化鐵、二氧化硫、氨氣、水蒸氣、N2，A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O；答案為：2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O；

（5）方案一是用酸性KMnO4溶液測定Fe2+的量，由此求出硫酸亞鐵銨的含量；方案二是利用氯化鋇測定溶液中SO42-的量，由此求出硫酸亞鐵銨的含量，因?yàn)?/span>SO42-不會(huì)變質(zhì)，而Fe2+易被空氣中的O2氧化，會(huì)導(dǎo)致所用KMnO4溶液的體積減小，從而使測定結(jié)果偏小；答案為：Fe2+已被空氣中的O2部分氧化；

（6）方案三中，圖一使用洗氣法收集氨氣，圖二使用量氣管量取氣體體積，前一方法無法測定氣體體積，后一方法只要注意盡可能不讓氨氣溶解于量氣管內(nèi)的液體，就可減少誤差；

答案為：圖二；圖一，導(dǎo)管插入液面下，會(huì)產(chǎn)生倒吸，且用洗氣法不能收集氣體；圖二，導(dǎo)管口位于液面上，符合排液集氣的要求；

標(biāo)況下VLNH3的物質(zhì)的量為L/mol，mg硫酸亞鐵銨的物質(zhì)的量為，硫酸亞鐵銨純度：；答案為：。