Question

1．硫酸亞鐵銨晶體：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，俗名摩爾鹽．易溶于水，不溶于乙醇，廣泛用于醫藥、冶金、電鍍等．工業上利用硫鐵礦（主要成分FeS，）生產硫酸亞鐵銨的流程如圖：

回答下列問題：
（1）提高硫鐵礦反應速率的措施有粉碎、攪拌等（任寫兩點）．
（2）工業生產中氣體X經過多步轉化可利用．寫出400℃時，催化劑作用下氣體X與空氣反應的化學方程式2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;\;400℃\;\;\;}}{催化劑}$2SO₃．
（3）固體M為鐵粉，趁熱過濾的目的是趁熱過濾的目的是避免溫度降低，硫酸亞鐵晶體析出而造成損失．
（4）操作A包含以下步驟：蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥；制得的硫酸亞鐵銨晶體一般用乙醇洗滌，選擇乙醇的目的是減少產品的溶解，且便于產品干燥．
（5）制得的摩爾鹽產品往往含有極少量的Fe³⁺，為測定摩爾鹽產品的純度，某實驗小組稱取產品2.0g，溶于水，并向其中加入少量稀硫酸．用0.1000mol/L的KMnO₄溶液滴定，達到終點時消耗KMnO₄溶液10.00mL，則：
①達到滴定終點時的現象是滴入高錳酸鉀溶液不褪色且半分鐘不變；  ②該滴定過程中反應的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
③該產品的純度為98%．

Answer 1

分析 由流程圖可知：硫鐵礦焙燒：4FeS+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4SO₂↑，則燒渣主要成分為Fe₂O₃，氣體X為二氧化硫，X經多步轉化為硫酸溶液，再與燒渣得到溶液b為硫酸鐵溶液，加入固體M得溶液c，c與硫酸銨得到摩爾鹽，則c為亞鐵離子的溶液，故固體M應為鐵粉，溶液c為硫酸亞鐵溶液，向其中加入硫酸銨經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥制得的硫酸亞鐵銨晶體，據此分析．

解答 解：硫鐵礦焙燒：4FeS+7O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4SO₂↑，則燒渣主要成分為Fe₂O₃，氣體X為二氧化硫，X經多步轉化為硫酸溶液，再與燒渣得到溶液b為硫酸鐵溶液，加入固體M得溶液c，c與硫酸銨得到摩爾鹽，則c為亞鐵離子的溶液，故固體M應為鐵粉，溶液c為硫酸亞鐵溶液，
（1）提高硫鐵礦反應速率的措施有粉碎硫鐵礦增大接觸面積，攪拌加速反應等；
故答案為：粉碎、攪拌等；
（2）氣體X為二氧化硫，則400℃時，催化劑作用下氣體X與空氣反應的化學方程式為：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;\;400℃\;\;\;}}{催化劑}$2SO₃；
故答案為：2SO₂+O₂$\frac{\underline{\;\;\;400℃\;\;\;}}{催化劑}$2SO₃；
（3）溶液b為硫酸鐵溶液，加入固體M得溶液c，c與硫酸銨得到摩爾鹽，則c為亞鐵離子的溶液，故固體M應為鐵粉，趁熱過濾的目的是避免溫度降低，硫酸亞鐵晶體析出而造成損失；
故答案為：鐵粉；趁熱過濾的目的是避免溫度降低，硫酸亞鐵晶體析出而造成損失；
（4）向硫酸亞鐵溶液中加入硫酸銨經過蒸發濃縮、冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥制得的硫酸亞鐵銨晶體；摩爾鹽不溶于乙醇，故為了減少產品的溶解，且便于產品干燥，選擇乙醇洗滌晶體；
故答案為：冷卻結晶；減少產品的溶解，且便于產品干燥；
（5）①滴定終點利用高錳酸鉀溶液呈紫紅色做指示劑指示到終點；
故答案為：滴入高錳酸鉀溶液不褪色且半分鐘不變；
②高錳酸鉀與Fe²⁺的反應是MnO₄^-～Mn²⁺～5e^-；Fe²⁺～Fe3⁺～e^-；依據電子守恒，鐵離子和亞鐵離子前乘5，依據原子守恒和電荷守恒得到反應的離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；
③根據5Fe²⁺～MnO₄^-，則n（摩爾鹽）=n（Fe²⁺）=5n（MnO₄^-）=5×0.1000mol/L×0.01L=0.005mol，產品中摩爾鹽的質量為：0.005mol×392g/mol=1.96g，則該產品的純度為：$\frac{1.96g}{2g}×100%$=98%；
故答案為：98%．

點評 本題以莫爾鹽的制備為載體，考查物質分離提純、氧化還原反應滴定應用以計算、以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力等．題目有一定的難度．需學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力．