Question

6．綠礬（FeSO₄•7H₂O）、硫酸亞鐵銨[FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O]是重要的化工試劑．工業(yè)上常利用機械加工行業(yè)產生的廢鐵屑（含有雜質FeS）為原料制備（如圖）．
資料：（1）FeSO₄易被氧氣氧化為Fe₂（SO₄）₃，影響硫酸亞鐵銨的等級．
（2）H₂S有毒，水溶液（名稱為氫硫酸）顯弱酸性．

請回答下列問題：
（1）儀器①、②的名稱錐形瓶、鐵架臺．
（2）圖一中儀器①盛放的液體是稀硫酸，廣口瓶的作用是暫時儲存硫化氫氣體，燒杯中CuSO₄溶液主要作用是吸收H₂S，反應為CuSO₄+H₂S=CuS↓+H₂SO₄，說明廢鐵屑中含有FeS雜質，試寫出儀器①中產生H₂S氣體的復分解反應的方程式FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，燒杯中溶液的pH將隨著反應的進行不變（填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）圖二用于制備硫酸亞鐵銨．在0～60℃時，硫酸亞鐵銨的溶解度比硫酸銨、硫酸亞鐵的小，冷卻混合液至室溫便析出硫酸亞鐵銨．
實驗步驟如下：
①制備FeSO₄溶液．先關閉止水夾A，再打開止水夾B和C，從分液漏斗滴入稀H₂SO₄至錐形瓶中，產生的氣體依次經過NaOH溶液、飽和硫酸銨溶液．其中NaOH溶液中發(fā)生反應的化學方程式為2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O，氫氣的作用是①排盡整個裝置中的空氣，防止FeSO₄被氧化 ②將硫酸亞鐵溶液壓入飽和碳酸銨溶液．
②待錐形瓶中的鐵屑快反應完時，關閉止水夾BC，打開止水夾A．
③放置一段時間，試劑瓶底部將結晶出硫酸亞鐵銨晶體．
（4）對所制得的硫酸亞鐵銨[FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O]樣品進行加熱分析，溫度與TG%的關系如圖三所示，已知，200℃以前只有結晶水失去．（FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O的相對分子質量：392）
已知：TG%=$\frac{剩余固體質量}{原樣品質量}$×100%
TG%從100%降低為72.4%時，發(fā)生反應的化學方程式是FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeSO₄（NH₄）₂SO₄+6H₂O．
試計算AB段物質的化學式FeSO₄•（NH₄）₂SO₄（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）根據實驗室常用儀器的名稱和題中所指儀器的作用進行分析；
（2）根據制備硫酸亞鐵銨，需要硫酸亞鐵，和硫酸銨，左邊的集氣瓶中已經有了硫酸銨，需要利用中間的錐形瓶制備硫酸亞鐵，需要通過分液漏斗滴加硫酸，稀硫酸和硫化亞鐵生成硫酸亞鐵和硫化氫，燒杯中的氫離子濃度不變進行分析；
（3）①根據實驗操作和注意事項確定氫氣和氫氧化鈉的作用，氫氧化鈉和硫化氫反應生成硫化鈉和水進行分析；
②據制備硫酸亞鐵銨，需要硫酸亞鐵，和硫酸銨，左邊的集氣瓶中已經有了硫酸銨，需要利用中間的錐形瓶制備硫酸亞鐵，需要通過分液漏斗滴加硫酸，結合裝置中的反應原理分析關閉和打開活塞的順序；
（4）根據題中的提示和圖象的變化趨勢進行分析．對硫酸亞鐵銨[FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O]樣品進行加熱到100℃時，首先是固體表面的分子水蒸發(fā)得到硫酸亞鐵銨[FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O]，這一步是物理變化，繼續(xù)加熱到100-200℃時，已知200℃以前只有結晶水失去，因此硫酸亞鐵銨[FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O]中的結晶水開始脫去，這一步是化學變化．

解答 解：（1）通過分析題中所指儀器的作用可知，①是錐形瓶，②是鐵架臺；
（2）通過分析可知，圖一中儀器①盛放的液體是稀硫酸，廣口瓶的作用是暫時儲存硫化氫，稀硫酸和硫化亞鐵生成硫酸亞鐵和硫化氫，化學方程式為：FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，燒杯中的氫離子濃度不變，所以燒杯中溶液的pH將隨著反應的進行不變；
（3）①氫氧化鈉和硫化氫反應生成硫化鈉和水，化學方程式為：2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O，氫氣的作用是：①排盡整個裝置中的空氣，防止FeSO₄被氧化 ②將硫酸亞鐵溶液壓入飽和碳酸銨溶液；
②待錐形瓶中的鐵屑快反應完時，關閉止水夾BC，打開止水夾A；
（4）通過分析可知，對硫酸亞鐵銨[FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O]樣品進行加熱到100℃時，首先是固體表面的分子水蒸發(fā)得到硫酸亞鐵銨[FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O]，這一步是物理變化，繼續(xù)加熱到100-200℃時，已知200℃以前只有結晶水失去，因此硫酸亞鐵銨[FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O]中的結晶水開始脫去，這一步是化學變化．
所以TG%從100%降低為72.4%時，發(fā)生反應的化學方程式是：FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeSO₄（NH₄）₂SO₄+6H₂O；
假設硫酸亞鐵銨晶體質量是392克，加熱到200℃時，失去結晶水，剩下的硫酸亞鐵銨質量為：392g×$\frac{284}{392}$=284g，固體質量分數(shù)減少為：$\frac{284g}{392g}$×100%=72.4%，所以AB段物質的化學式為：FeSO₄•（NH₄）₂SO₄．
故答案為：（1）錐形瓶，鐵架臺；
（2）稀硫酸，暫時儲存硫化氫，F(xiàn)eS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，不變；
（3）①2NaOH+H₂S=Na₂S+2H₂O，①排盡整個裝置中的空氣，防止FeSO₄被氧化 ②將硫酸亞鐵溶液壓入飽和碳酸銨溶液；
②BC，A；
（4）FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeSO₄（NH₄）₂SO₄+6H₂O；
FeSO₄•（NH₄）₂SO₄．

點評 本題的難度比較大，閱讀量多，在做這類題時，對題意要理解透，找出有用的物質，然后根據問題結合所學的知識進行解答．