Question

某結晶水合物含有兩種陽離子和一種陰離子．稱取質量為1.96g的該結晶水合物，配成溶液．加入足量Ba（OH）₂溶液并加熱該混合物，生成白色沉淀，隨即沉淀變為灰綠色，最后變成紅褐色，標況下產生224mL能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體；將沉淀過濾、洗滌并灼燒至恒重，得到固體粉末2.73g；用足量稀鹽酸處理上述粉末，洗滌和干燥后得到白色固體2.33g．
（1）該結晶水合物含有的兩種陽離子是

Fe²⁺

和

NH₄⁺

，陰離子是

SO₄^2-

．寫出導致白色沉淀顏色變化的反應化學方程式：

4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃

．
（2）試通過計算確定該結晶水合物的化學式

（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O

．

Answer 1

分析：一份加入足量Ba（OH）₂溶液，生成白色沉淀，隨即沉淀變為灰綠色，最后帶有紅褐色，說明含有Fe²⁺離子，加熱該混合物，逸出0.224L（標準狀況）能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，說明含有NH₄⁺，將沉淀過濾、洗滌并灼燒至恒重，得到固體粉末2.73g，分析反應過程可知得到固體粉末為硫酸鋇和氧化鐵的質量；用稀鹽酸處理沉淀物，經洗滌和干燥，得到白色固體2.33g，說明含有SO₄^2-，根據各物質的量和所發生的氧化還原反應進一步推斷可能的化學式．

解答：解：（1）一份加入足量Ba（OH）₂溶液，生成白色沉淀，隨即沉淀變為灰綠色，最后帶有紅褐色，說明含有Fe²⁺離子，加熱該混合物，逸出0.224L（標準狀況）能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍的氣體，說明含有NH₄⁺，用稀鹽酸處理上述粉末，洗滌和干燥，得到白色固體2.33g，說明含有SO₄^2-，白色沉淀顏色變化的反應化學方程式是氫氧化亞鐵被氧氣氧化為氫氧化鐵，反應的化學方程式為：4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，
故答案為：Fe²⁺；NH₄⁺；SO₄^2-；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（2）由題中信息可知1.96g的該結晶水合物中：
n（NH₄⁺）=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，質量為：m（NH₄⁺）=0.01mol×18g/mol=0.18g，
n（SO₄^2-）=

2.33g

233g/mol

=0.01mol，質量為：m（SO₄^2-）=0.01mol×96g/mol=0.96g，
將沉淀過濾、洗滌并灼燒至恒重，得到固體粉末2.73g為硫酸鋇和氧化鐵的質量，m（BaSO₄）=2.33g，m（Fe₂O₃）=2.73g-2.33g=0.4g；
n（Fe₂O₃）=

0.4g

160g/mol

=0.0025mol；
即Fe²⁺的物質的量為0.005mol，質量為：0.005mol×56g/mol=0.28g，
所以結晶水合物中水的質量為：1.96g-0.18g-0.96g-0.28g=0.54g，n（H₂O）=

0.54g

18g/mol

=0.03mol，
所以，1.96g的該結晶水合物中：
m（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.01mol：0.005mol：0.01mol：0.03mol=2：1：2：6，
該結晶水合物的化學式為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O；[或（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]，
故答案為：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂?6H₂O；[或（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]．

點評：本題考查離子的檢驗和推斷，題目難度中等，注意從守恒的角度推斷結晶水合物的化學式．