Question

9．酸浸法制取硫酸銅的流程示意圖如下

（1）步驟①中Cu₂（OH）₂CO₃ 發生反應的化學方程式為Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O．
（2）在步驟③發生的反應中，1mol MnO₂轉移2mol 電子，該反應的離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O．
（3）該小組為測定黃銨鐵礬的組成，進行了如下實驗：
a．稱取4.800g樣品，加鹽酸完全溶解后，配成100.00mL溶液A；
b．量取25.00mL溶液A，加入足量的KI，用0.2500mol•L^-1Na₂S₂O₃溶液進行滴定（反應方程式為I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆），消耗30.00mLNa₂S₂O₃溶液至終點．
b．量取25.00mL溶液A，加入足量的NaOH溶液充分反應后，過濾、洗滌、灼燒得紅色粉末0.600g．
c．另取25.00mL溶液A，加足量BaCl₂溶液充分反應后，過濾、洗滌、干燥得沉淀1.165g．
①用Na₂S₂O₃溶液進行滴定時，滴定到終點的顏色變化為滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液時，溶液藍色恰好褪去，且半分鐘內不再恢復到原來顏色．
②通過計算確定黃銨鐵礬的化學式（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）堿式碳酸銅與硫酸反應生成硫酸銅、二氧化碳和水；
（2）二氧化錳是強氧化劑，可以和亞鐵離子發生氧化還原反應，亞鐵離子被氧化為鐵離子；
（3）①用Na₂S₂O₃溶液進行滴定時，用淀粉作指示劑，當溶液由藍色變為無色，且半分鐘顏色不再變化說明滴定到達終點；
②測定黃鈉鐵礬的原理是，加入碘化鉀和黃鈉鐵礬中鐵離子反應生成單質碘，碘和硫代硫酸鈉反應，通過消耗硫代硫酸鈉的量來計算鐵的量，加入足量氯化鋇和硫酸根離子生成硫酸鋇沉淀，通過硫酸鋇沉淀來計算硫酸根離子的量，根據質量守恒和電荷守恒計算鈉離子和氫氧根離子的量，根據各微量物質的量之比寫出黃鈉鐵礬的化學式；

解答 解：（1）堿式碳酸銅與硫酸反應的方程式直接寫，用觀察法配平．Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O，
故答案為：Cu₂（OH）₂CO₃+2H₂SO₄=2CuSO₄+CO₂↑+3H₂O；
（2）依題意亞鐵離子變成了鐵離子，1mol MnO₂轉移電子2 mol，則錳元素從+4變成+2價，溶液是顯酸性的，方程式經過觀察可要補上氫離子，綜合上述分析可寫出離子方程式為MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：MnO₂+2Fe²⁺+4H⁺=Mn²⁺+2Fe³⁺+2H₂O；
（2）用Na₂S₂O₃溶液進行滴定時，用淀粉作指示劑，當滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液時，溶液藍色恰好褪去，且半分鐘內不再恢復到原來顏色；
故答案為：滴入最后一滴Na₂S₂O₃溶液時，溶液藍色恰好褪去，且半分鐘內不再恢復到原來顏色；
（3）有關的反應離子方程式為：2Fe³⁺+2I^-=2Fe²⁺+I₂，I₂+2Na₂S₂O₃=2NaI+Na₂S₄O₆，
2Fe³⁺～I₂～2Na₂S₂O₃
n（Fe³⁺）=2n（I₂）=n（Na₂S₂O₃）=0.2500 mol•L^-1×30.00 mL×10^-3L•mL^-1=7.50×10^-3 mol；
量取25.00mL溶液A，加入足量的NaOH溶液充分反應后，過濾、洗滌、灼燒得紅色粉末Fe₂O₃0.600g，所以n（Fe³⁺）=2（Fe₂O₃）=2×0.600g/160g•mol^-1=7.50×10^-3 mol，所以在黃銨鐵礬中鐵都顯+3價，
加足量BaCl₂溶液充分反應后，過濾、洗滌、干燥后得沉淀1.165g為硫酸鋇沉淀，則n（SO₄^2-）=$\frac{1.165g}{233g/mol}$=5.00×10^-3mol，
100 mL溶液中含有n（Fe³⁺）=7.50×10^-3 mol×$\frac{100mL}{25mL}$=0.03 mol，n（SO₄^2-）=5.00×10^-3 mol×$\frac{100mL}{25mL}$=0.02 mol，
設4.850g樣品中銨根離子的物質的量為n（NH₄⁺），氫氧根離子物質的量為n（OH^-），
根據質量守恒得：4.850g-0.03mol×56g/mol-0.02mol×96g/mol=n（NH₄⁺）×23g/mol+n（OH^-）×17g/mol
根據電荷守恒得：0.03mol×3+n（NH₄⁺）×1=0.02mol×2+n（OH^-）×1
解得：n（NH₄⁺）=0.01 mol，n（OH^-）=0.06 mol，
x：y：m：n=n（NH₄⁺）：n（Fe³⁺）：n（SO₄^2-）：n（OH^-）=0.01：0.03：0.02：0.06=1：3：2：6，
化學式為NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆，
答：黃銨鐵礬的化學式為：NH₄Fe₃（SO₄）₂（OH）₆．

點評 本題考查黃銨鐵礬的分離、提純的實驗設計、組成的測定等，中等難度，計算時要搞清反應原理，充分利用質量守恒和電荷守恒計算出銨離子和氫氧根離子的物質的量是解題的關鍵．要細心計算，注意從100mL中取出25mL進行滴定和形成沉淀，容易出錯．