Question

硫酸亞鐵可與等物質的量的硫酸銨生成硫酸亞鐵銨：（NH₄）₂SO₄·FeSO₄·6H₂O，商品名稱為莫爾鹽，是一種復鹽。一般亞鐵鹽在空氣中易被氧氣氧化，形成復鹽后就比較穩定。與其他復鹽一樣，硫酸亞鐵銨在水中的溶解度比組成它的每一種鹽的溶解度都小，且幾乎不溶于乙醇，利用這一性質可以制取硫酸亞鐵銨晶體。三種鹽的溶解度（單位為g/l00gH₂O）見下表：

實驗用品： Fe屑（含少量碳）、3mol/LH₂SO₄、（ NH₄）₂SO₄、蒸餾水、無水乙醇。
實驗步驟流程圖：

請完成以下實驗記錄：
（1）步驟I中用10% Na₂CO₃的熱溶液處理鐵屑的目的是               ，經處理后的干燥鐵屑質量記為m₁；
（2）將稱量好的Fe屑放入錐形瓶中，加入適量3mol/LH₂SO₄溶液，放在水浴中加熱至氣泡量產生較少時為止（有氫氣生成，用明火加熱注意安全）。趁熱過濾，并用少量熱水洗滌錐形瓶及濾紙，將濾液和洗滌液一起轉移至蒸發皿中。將濾紙上的固體常溫干燥后稱重，記為m₂；
（3）稱取一定質量的（NH₄）₂SO₄，加入______ g（用含m₁和m₂的代數式表示，要求化簡，下同。）水配制成室溫下（20℃）的飽和溶液，并將其加入到上面實驗的蒸發皿中，緩緩加熱，濃縮至表面出現結晶薄膜為止。放置冷卻，得到硫酸亞鐵銨的晶體，過濾后用____________洗滌晶體。
（4）產品純度的測定
先稱取產品1.600g，加水溶解，配成100ml溶液，移取25.00mL待測溶液與錐形瓶中，再用硫酸酸化的0.0100mol/LKMnO₄標準溶液進行滴定其中的Fe²⁺，達到滴定終點時消耗標準液的平均值為20.00mL，則樣品中的（NH₄）₂SO₄·FeSO₄·6H₂O的質量分數？（列式計算）

Answer 1

（1）洗滌鐵屑表面的油污（1分）   （3） 3．13 （m₁－m₂）（2分）  
無水乙醇 （1分）  （4） 98%（3分）

試題分析：（1）熱的Na₂CO₃溶液因為水解程度較大，堿性較強，能促進油污的水解而除去。
（3）第（2）步參加反應的鐵的質量為（m₁－m₂）g，物質的量為（m₁－m₂）/56mol，則生成FeSO₄的物質的量為（m₁－m₂）/56mol，由化學式（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O可知，需要(NH₄)₂SO₄的物質的量為（m₁－m₂）/56mol，設配成飽和溶液需水的質量為mg，根據20℃（NH₄）₂SO₄的溶解度為75.4g列出計算式：       （m₁－m₂）/56mol×132g/mol：mg=75.4g:100g，解得m=3.13（m₁－m₂）g；因為硫酸亞鐵銨幾乎不溶于乙醇，為防止硫酸亞鐵銨損失，不用水洗，過濾后用無水乙醇洗滌晶體。
（4）根據氧化還原反應電子得失相等可得對應關系：KMnO₄—5Fe²⁺，樣品中的（NH₄）₂SO₄·FeSO₄·6H₂O的質量分數為：0.01mol/L×o.1L×5×4×392g/mol÷1.6g×100%=98%。