Question

10．硫酸亞鐵銨又稱為摩爾鹽，是一種重要的化工原料，其組成可表示為x（NH₄）₂S0₄•yFeS0₄•zH₂0．某興趣小組探究組成中的x、y、z的數值．
【查閱資料】110℃左右摩爾鹽在隔絕空氣條件下分解產物為Fe₂（S0₄）₃、NH₃、H₂0和S0₂．
【實驗探究】
步驟I：稱取ag晶體用下圖裝置在110℃左右進行分解實驗，測得B裝置在反應后增重14.2g．
步驟Ⅱ：稱取ag晶體完全溶于水，加入過量BaCI₂溶液，過濾、洗滌、干燥沉淀，稱得沉淀質量為46.6g．
步驟Ⅲ：稱取a g晶體溶于水，配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol/L的KMn0₄酸性溶液滴定至終點，消耗KMn0₄溶液20.00mL．回答下列問題：
（1）步驟I中，實驗前通入N2的作用是排盡裝置中的空氣，在隔絕空氣條件下分解，實驗完畢通入N₂的目的是將NH₃、H₂0（g）全部趕入到裝置B中，C中發生反應的離子方程式為3Ba²⁺+3SO₂+2NO₃^-+2H₂O═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．
（2）步驟Ⅱ，過濾時所用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗，判斷沉淀是否洗凈的方法是取最后一次洗滌液濾液適量于試管中，加入硫酸鈉溶液（或硝酸酸化的硝酸銀溶液），若無沉淀生成，則沉淀洗凈．
（3）步驟Ⅲ，滴定過程中發生反應的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，判斷滴定終點的現象是滴加最后一滴KMn04溶液時，溶液恰好呈紫紅色，且半分鐘內不再變化．
（4）通過計算，摩爾鹽的化學式為FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O．

Answer 1

分析 （1）由于亞鐵離子能被空氣中的氧氣氧化，樣品要在隔絕空氣條件下分解，所以實驗前要通入N₂可以將裝置中的空氣排盡，為使反應產生的氣體充分被吸收，實驗結束時還在通一會兒氮氣，C中硝酸鋇能氧化二氧化硫，生成硫酸鋇和一氧化氮，據此答題；
（2）根據過濾操作可知，所用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗，硫酸鋇沉淀在氯化鋇沉淀中析出，可以通過檢驗沉淀表面是否有氯離子或鋇離子判斷沉淀是否洗凈；
（3）滴定過程中亞鐵離子被高錳酸鉀氧化成鐵離子，滴定終點時，溶液中出現紫紅色；
（4）根據實驗原理可知，根據步驟Ⅱ產生硫酸鋇沉淀的質量可計算出硫酸根離子的物質的量，根據步驟Ⅲ用去的高錳酸鉀的物質的量可計算出亞鐵離子的物質的量，根據電荷守恒可確定銨根離子的物質的量，根據B裝置的質量變化可知反應生成氨氣和水的質量，進而確定水的物質的量，據此確定化學式．

解答 解：（1）由于亞鐵離子能被空氣中的氧氣氧化，樣品要在隔絕空氣條件下分解，所以實驗前要通入N₂可以將裝置中的空氣排盡，為使反應產生的氣體充分被吸收，實驗結束時還在通一會兒氮氣，C中硝酸鋇能氧化二氧化硫，生成硫酸鋇和一氧化氮，反應的離子方程式為3Ba²⁺+3SO₂+2NO₃^-+2H₂O═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案為：排盡裝置中的空氣，在隔絕空氣條件下分解；將NH₃、H₂0（g）全部趕入到裝置B中；3Ba²⁺+3SO₂+2NO₃^-+2H₂O═3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺；
（2）根據過濾操作可知，所用到的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗，硫酸鋇沉淀在氯化鋇沉淀中析出，可以通過檢驗沉淀表面是否有氯離子或鋇離子判斷沉淀是否洗凈，操作是：取最后一次洗滌液濾液適量于試管中，加入硫酸鈉溶液（或硝酸酸化的硝酸銀溶液），若無沉淀生成，則沉淀洗凈，
故答案為：燒杯、漏斗；取最后一次洗滌液濾液適量于試管中，加入硫酸鈉溶液（或硝酸酸化的硝酸銀溶液），若無沉淀生成，則沉淀洗凈；
（3）滴定過程中亞鐵離子被高錳酸鉀氧化成鐵離子，反應的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，判斷滴定終點的現象是滴加最后一滴KMn04溶液時，溶液恰好呈紫紅色，且半分鐘內不再變化，
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；滴加最后一滴KMn0₄溶液時，溶液恰好呈紫紅色，且半分鐘內不再變化；
（4）根據實驗原理可知，稱取ag晶體完全溶于水，加入過量BaCI₂溶液，過濾、洗滌、干燥沉淀，稱得沉淀質量為46.6g，根據硫酸根離子守恒，硫酸根離子的物質的量和硫酸鋇的物質的量是相等的，即為：$\frac{46.6g}{233g/mol}$=0.2mol，稱取a g晶體溶于水，配成250mL溶液，取25.00mL溶液于錐形瓶中，用0.1000mol/L的KMn0₄酸性溶液滴定至終點，消耗KMn0₄溶液20.00mL，根據離子反應方程式MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，可知樣品中鐵離子的物質的量為：5×0.1000mol/L×0.02L×10=0.1mol，根據電荷守恒可知銨根離子的物質的是為0.2mol×2-0.1mol×2=0.2mol，所以分解產生的氨氣的物質的量也是0.2mol，根據B裝置的質量變化可知反應生成氨氣和水的質量，B裝置在反應后增重14.2g，所以水的質量為14.2g-0.2×17g=10.8g，其物質的量為0.6mol，所以x：y：z=0.1：0.1：0.6=1：1：6，化學式為：FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O，
故答案為：FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O．

點評 本題涉及中和滴定、實驗基本操作以及守恒法來確定物質的分子式等知識的綜合考查題，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度中等．