Question

20．某淺綠色晶體X[x（NH₄）₂SO₄•yFeSO₄•zH₂O]在分析化學上常用作還原劑．為確定其組成，某小組同學進行如下實驗．
I．NH₄⁺的測定
采用蒸餾法，蒸餾裝置如圖所示，實驗步驟如下：
①準確稱取19.60g晶體X，加水溶解，注入圓底燒瓶中；
②準確量取50.00mL l.0100mol•L^-1H₂SO₄溶液于錐形瓶中；
③向圓底燒瓶中加入足量NaOH溶液，加熱蒸餾；
④用0.0400mo l•L^-1 NaOH標準溶液滴定錐形瓶中過剩的酸，到終點時消耗NaOH標準溶液25.00mL．
（1）步驟②中，準確量取H₂SO₄溶液所用的玻璃儀器為酸式滴定管．
（2）步驟③中，加熱蒸餾時間需長達30分鐘，其目的為將生成的NH₃全部蒸出，被硫酸溶液完全吸收．
（3）步驟④中，若滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，則所測n（NH₄⁺）的值將偏小（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
Ⅱ．SO₄^2-的測定
采用重量分析法，實驗步驟如下：
①另準確稱取19.60g晶體X于燒杯中，加水溶解，邊攪拌邊加入過量的 BaCl₂溶液；
②用無灰濾紙（灰分質量很小，可忽略）過濾，洗滌沉淀3～4次；
③用濾紙包裹好沉淀取出，灼燒濾紙包至濾紙完全灰化；
④繼續灼燒沉淀至恒重．得沉淀質量23.30g．
（4）步驟①中，判斷 BaCl₂溶液已過量的實驗操作和現象是待濁液分層后，在上層清液中加入1～2滴BaCl₂溶液，無白色渾濁出現，則BaCl₂溶液已過量．
（5）步驟②中，所用洗滌劑最合適的是A（填選項字母）．
A．冷水    B．稀硫酸    C．濾液
（6）步驟③灼燒操作中，除三腳架外，還需要用到下列儀器中的BDF（填選項字母）．
A．燒杯  B．坩堝    C．表面皿   D．泥三角    E．蒸發皿  F．酒精燈
（7）綜合實驗I、Ⅱ，通過計算得出晶體X的化學式為（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O．

Answer 1

分析 I．（1）酸性溶液用酸式滴定管量�。�
（2）氨氣易溶于水，加熱可以使氨氣完全逸出；
（3）滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，則消耗的NaOH標準溶液的體積偏大，計算出與NaOH反應的硫酸的物質的量偏大，則與氨氣反應的硫酸的物質的量偏小；
II．（4）判斷氯化鋇是否過量，可以在上層清液中繼續滴加氯化鋇，觀察現象；
（5）用冷水洗滌可以減少固體的溶解；
（6）根據灼燒的實驗操作分析；
（7）根據滴定時消耗的氫氧化鈉的物質的量可以求出與氨氣反應的硫酸的物質的量，以及氨氣的物質的量，根據硫酸鋇的質量可以求出硫酸根的物質的量，結合晶體的質量求出化學式中x、y、z的值，即可得出晶體X的化學式．

解答 解：I．（1）酸性溶液用酸式滴定管量取，所以準確量取硫酸應該選用酸式滴定管，
故答案為：酸式滴定管；
（2）晶體X與NaOH反應生成氨氣，氨氣易溶于水，加熱可以使氨氣完全逸出，被硫酸溶液完全吸收，
故答案為：將生成的NH₃全部蒸出，被硫酸溶液完全吸收；
（3）滴定前滴定管尖嘴有氣泡，滴定后氣泡消失，則消耗的NaOH標準溶液的體積偏大，計算出與NaOH反應的硫酸的物質的量偏大，則與氨氣反應的硫酸的物質的量偏小，所以計算得到的氨氣的物質的量偏小，
故答案為：偏�。�
II．（4）判斷氯化鋇是否過量，可以在上層清液中繼續滴加氯化鋇，若沒有新的沉淀生成則說明溶液中沒有硫酸根離子，即氯化鋇已經過量；
故答案為：待濁液分層后，在上層清液中加入1～2滴BaCl₂溶液，無白色渾濁出現，則BaCl₂溶液已過量；
（5）用冷水洗滌可以減少固體的溶解，用硫酸洗滌會使沉淀上附著硫酸根離子，濾液中也含有硫酸根離子，所以不能用硫酸會濾液洗滌沉淀，應該選用冷水洗滌；
故答案為：A；
（6）做灼燒的實驗時，固體在坩堝中灼燒，用酒精燈加熱，坩堝放置在有泥三角的三腳架上，所以用到的儀器為：坩堝、三腳架、泥三角、酒精燈；
故答案為：BDF；
（7）與NaOH反應的硫酸的物質的量為n（H₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×0.0400mol•L^-1×0.02500L，
與氨氣反應的硫酸的物質的量為：0.05L×1.0100mol•L^-1-$\frac{1}{2}$×0.0400mol•L^-1×0.025L=0.05mol，則氨氣的物質的量n（NH₃）=2n（H₂SO₄）=0.1mol．
19.60g晶體X于燒杯中，加水溶解，邊攪拌邊加入過量的 BaCl₂溶液，得到硫酸鋇沉淀23.30g，則n（SO₄^2-）=$\frac{23.30g}{233g/mol}$=0.10mol，
$\frac{19.60g}{132x+152y+18z}$×2x=0.1mol，$\frac{19.60g}{132x+152y+18z}$×（x+y）=0.1mol，則x+y=2x，即x=y，
令x=1，則$\frac{19.60}{132+152+18z}$×2=0.1，則z=6，即x=1，y=1，z=6，則其化學式為（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O，
令x=2，則$\frac{19.60}{132×2+152×2+18z}$×4=0.1，則z=1.21，不符合；
故答案為：（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O．

點評 本題考查物質組成的探究實驗，把握發生的化學反應及實驗操作為解答的關鍵，側重分析能力及計算能力的考查，注意信息與所學知識的結合，題目難度中等．