Question

9．摩爾鹽是一種復鹽，它易溶于水，不溶于乙醉，性質比一般亞鐵鹽穩定，不易被氧化．廢鐵屑為原料生產摩爾鹽的主要流程如圖：

（1）反應I為了加快鐵屑（過量）的溶解，可采取的措施是Cu或CuSO₄（寫出一種即可）．
（2）廢鐵屑中含有少量氧化鐵，無需在制備前除去，理由是Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺（用離子方程式回答）．
（3）為確定摩爾鹽的化學式，設計以下實驗：稱取23.52g新制摩爾鹽，溶于水配制成10 液，將所得溶分成兩等份．一份加入足量Ba（OH）₂溶液，并微熱，逸出能使濕潤的紅色紙變藍的氣體，同時生成白色沉淀，隨即沉淀變為灰綠色，最后帶有紅褐色；用足童稀鹽沉淀物，充分反應后過濾、洗滌和干燥，得白色固體13.98g．另一份用0.2000mol•L^-1K₂Cr₂O₇酸性溶液滴定，當Cr₂0₇^2-恰好完全被還原為Cr³⁺時，消耗K₂Cr₂0₇溶液的體積為25．（已知 6Fe²⁺+Cr₂0₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr²⁺+7H₂0）
①在上述實驗過程中，確定Ba（OH）₂溶液已經足量的方法是再加入一滴Ba（OH）₂溶液，不再生成新的沉淀．
②通過計算確定摩爾鹽的化學式．（寫出計算過程）

Answer 1

分析 廢鐵屑堿洗除去油污，水洗除去表面堿液，加入硫酸和表面氧化鐵反應生成硫酸鐵和水，鐵和硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，鐵離子和鐵反應生成亞鐵離子，亞鐵離子易被氧化，充入氮氣把裝置中空氣排凈；趁熱過濾得到硫酸亞鐵溶液，向硫酸亞鐵溶液中加入硫酸銨結晶析出摩爾鹽．
（1）可以加入Cu或CuSO₄，形成原電池，加快反應速率；
（2）氧化鐵與硫酸反應生成硫酸鐵，Fe與硫酸鐵反應生成硫酸亞鐵；
（3）①檢驗氫氧化鋇已足量，即檢驗硫酸根離子沉淀完全；
②稱取23.52g新制莫爾鹽，溶于水配成溶液并分成兩等份，一份加入足量的BaCl₂溶液，得到白色沉淀硫酸鋇的質量為13.98g，其物質的量為$\frac{13.98g}{233g/mol}$=0.06mol，所以n（SO₄^2-）=0.06mol，
另一份用0.2000mol•L^-1K₂Cr₂O₇酸性溶液滴定，當Cr₂O₇^2-恰好完全被還原為Cr³⁺時，消耗溶液的體積為25.00mL，根據題意，
   6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
   6         1
n（Fe²⁺）  0.2000mol•L^-1×0.025L，
所以n（Fe²⁺）=0.005 mol×6=0.03mol，
根據電荷守恒：n（NH₄⁺）+2n（Fe²⁺）=2n（SO₄^2-），n（NH₄⁺）=0.06mol，再計算n（H₂O），由物質的量比確定化學式．

解答 解：（1）可以加入Cu或CuSO₄，形成原電池，加快反應速率，
故答案為：Cu或CuSO₄；
（2）廢鐵中含氧化鐵，無需制備前除去，因最終溶液是FeSO₄溶液，氧化鐵和硫酸生成硫酸鐵、鐵和硫酸鐵生成硫酸亞鐵，離子方程式為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，
故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O、Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺；
（3）①氫氧化鋇和硫酸鐵銨反應生成硫酸鋇沉淀和氫氧化鐵沉淀及氨氣，若氫氧化鋇不足，則溶液中存在硫酸根離子，故繼續加入氫氧化鋇沉淀，若無沉淀生成，證明氫氧化鋇過量，具體操作為：再加入一滴Ba（OH）₂溶液，不再生成新的沉淀，則說明氫氧化鋇過量；
故答案為：再加入一滴Ba（OH）₂溶液，不再生成新的沉淀；
②根據題意，白色沉淀的物質的量為 $\frac{13.98g}{233g/mol}$=0.06moln（SO₄^2-）=0.06mol，
6Fe²⁺+Cr₂O₇^2-+14H⁺=6Fe³⁺+2Cr³⁺+7H₂O
6              1
n（Fe²⁺）  0.2000mol•L^-1×0.025L，
所以n（Fe²⁺）=0.005 mol×6=0.03mol，
根據電荷守恒：n（NH₄⁺）+2n（Fe²⁺）=2n（SO₄^2-），n（NH₄⁺）=0.06mol，
n（H₂O）=$\frac{\frac{25.52g}{2}-0.06mol×96g/mol-0.03mol×56g/mol-0.06mol×18g/mol}{18g/mol}$=0.18 mol，
所以n（SO₄^2-）：n（Fe²⁺）：n（NH₄⁺）：n（H₂O）=0.06mol：0.03mol：0.06mol：0.18mol=2：1：2：6，所以莫爾鹽的化學式為（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O[或（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]，
故答案為：莫爾鹽的化學式為（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．

點評 本題以莫爾鹽的制備為載體，考查鹽類水解、化學用語、原電池、物質分離提純等有關實驗操作以及綜合運用知識解決問題的能力．題目難度中等．把握物質的性質、制備原理、化學計算技能為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，注意元素化合物知識的應用．