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摩尔盐[(NH42SO4?FeSO4?6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定,是化学分析中常用的还原剂.某研究性学习小组用如图所示的实验装置来制取摩尔盐,实验步骤如下,回答下列问题:
(1)用30%的NaOH溶液和废铁屑(含少量油污、铁锈、FeS等)混合、煮沸、冷却、分离,将分离出的NaOH溶液装入③中.
(2)利用容器②的反应,向容器①中通入氢气,应关闭活塞______,打开活塞______(填字母).向容器①中通人氢气的目的是______.
(3)待锥形瓶中的铁屑快反应完时,关闭活塞B、C,打开活塞A,继续产生的氢气会将锥形瓶中的硫酸亚铁(含极少部分未反应的稀硫酸)压到饱和硫酸铵溶液的底部.在常温下放置一段时间,试剂瓶底部将结晶出硫酸亚铁铵.
(4)为了确定产品中亚铁离子的含量,研究小组用滴定法来测定.若取产品24.50g配成100mL溶液,取出10.00mL用0.1000mol?L-1KMnO4酸性溶液滴定,消耗KMnO4溶液10.00mL.
①试配平反应的离子方程式:
______MnO4-+______Fe2++______H+=______Mn2++______Fe3++______H2O
②滴定时,将KMnO4溶液装在______(酸式或碱式)滴定管中,判断反应到达滴定终点的现象为______.
③产品中摩尔盐的质量分数______.

解:(2)由装置图可知,向容器①中通入氢气,应关闭活塞A,打开活塞B、C.硫酸铵溶液中的溶解O2,容器①液面上部有O2,Fe2+易被氧化为Fe3+,通入氢气赶走硫酸铵溶液中的溶解O2和容器①液面上部的O2,防止Fe2+被氧化为Fe3+
故答案为:A;B、C;赶走硫酸铵溶液中的溶解O2和容器①液面上部的O2,防止Fe2+被氧化为Fe3+
(4)①高锰酸钾与Fe2+的反应是MnO4-~Mn2+~5e-;Fe2+~Fe3+~e-;依据电子守恒,铁离子和亚铁离子前乘5,依据原子守恒和电荷守恒得到反应的离子方程式为:MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O;故答案为:1 5 8 1 5 4;
②高锰酸钾溶液具有强氧化性,需要装在酸式滴定管中,滴定终点利用高锰酸钾溶液呈紫红色做指示剂指示到终点;
故答案为:酸式; 当溶液变成紫红色且30s内不褪色;
③假设24.50g产品中Fe2+的物质的量为xmol,则:
5Fe2+~~~~~~MnO4-
5 1
xmol 0.01L×0.1000mol/L×10
所以x==0.05mol.
所以24.50g产品中(NH42SO4?FeSO4?6H2O的为0.05mol,
所以24.50g产品中(NH42SO4?FeSO4?6H2O的质量为0.05mol×392g/mol=19.6g.
所以24.50g产品中(NH42SO4?FeSO4?6H2O的质量分数为×100%=80%.
故答案为:80%.
分析:(2)由装置图可知,容器②的长导管插入液面以下,氢气只能从容器②的短导管出来,经过容器③加向容器①中.通入氢气排尽装置内空气,防止Fe2+氧化;
(4)①依据氧化还原反应电子守恒、电荷收、原子守恒配平写出离子方程式:
②高锰酸钾溶液具有强氧化性,需要装在酸式滴定管中,滴定终点利用高锰酸钾溶液呈紫红色做指示剂指示到终点;
③根据关系式5Fe2+~MnO4-计算24.50g产品中Fe2+的物质的量,由(NH42SO4?FeSO4?6H2O可知Fe2+的物质的量等于莫尔盐的物质的量,再根据m=nM计算莫尔盐的质量,利用质量分数定义计算.
点评:本题以莫尔盐的制备为载体,考查物质分离提纯等有关实验操作、实验原理与装置的理解分析与评价、对催化能力的探究实验的理解、氧化还原反应滴定应用以计算、以及在新情境下综合运用知识解决问题的能力等.题目有一定的难度.需学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力.注意(4)中计算,容易忽略所取溶液体积,为易错点.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中化学 来源: 题型:

(2013?上海二模)铁盐在工业、农业、医药等领域有重要的价值.
(1)将55.600g绿矾(FeSO4?7H2O,式量为278)在高温下加热,充分反应后生成Fe2O3固体和SO2、SO3、水的混合气体,则生成Fe2O3的质量为
16
16
g;SO2
0.1
0.1
mol.
(2)实验室可用以下方法制备摩尔盐晶体[(NH42SO4?FeSO4?6H2O,式量为392].
Ⅰ、将4.400g铁屑(含Fe2O3)与25mL3mol/L H2SO4充分反应后,得到 FeSO4和H2SO4的混合溶液,稀释溶液至100mL,测得其pH=1.
(1)铁屑中Fe2O3的质量分数是
36%
36%
(保留两位小数).
Ⅱ、向上述100mL溶液中加入与该溶液中FeSO4等物质的量的(NH42SO4晶体,待晶体完全溶解后蒸发掉部分水,冷却至t℃,析出摩尔盐晶体12.360g,剩余溶液的质量为82.560g.
(2)t℃时,(NH42SO4?FeSO4?6H2O的溶解度是
22.35
22.35
 g/100g水(保留两位小数).
(3)黄铁矾是难溶于水且不含结晶水的盐,它由两种阳离子和两种阴离子构成.工业上常用生成黄铁矾的方法除去溶液中的Fe2+,原理是:用氧化剂将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+的水解产物与溶液中某些离子一起生成黄铁矾沉淀.
实验室模拟工业过程的操作如下:
向1L 0.0500mol/L的稀硫酸中加入16.680g绿矾,完全溶解后,依次加入1.065gNaClO3(式量106.5)和1.610gNa2SO4?10H2O(式量322),充分反应后,得到9.700g黄铁矾沉淀.所得无色溶液中含有的H+为0.16mol,SO42-为0.075mol,Cl-为0.01mol.
计算并确定黄铁矾的化学式.

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科目:高中化学 来源:2013-2014学年湖北省高三上学期期末考试理综化学试卷(解析版) 题型:实验题

二氧化氯(ClO2)是一种广谱、高效的杀菌消毒剂,有与氯气相似的强烈刺激性气味,易溶于水,沸点11℃,遇热不稳定易分解发生爆炸。一种工业制法用硫铁矿(主要成分为FeS2)还原氯酸钠制取二氧化氯,某研究小组在实验室设计如下装置制备ClO2的水溶液。

(1)三颈烧瓶中加入NaClO3溶液、浓H2SO4,通入空气,调节恒温器至60℃,通过固体加料器缓慢匀速加入硫铁矿粉末。反应开始时烧瓶内发生反应的离子方程式如下,请配平该方程式:□ClO3 +□FeS2+□H=□ClO2+□Fe3+□SO42+□H2O

(2)装置D的作用是                              

(3)用上述反应完后的废液(除上述产物外,还有Al3、Mg2、H、Cl等)可制备摩尔盐,即(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O。其操作流程如下:

回答下列问题:

①操作Ⅰ的名称为:              

②试剂X是           ,写出发生的主要反应的离子方程式                        

③为测定(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O晶体中铁的含量,某实验小组做了如下实验:用电子天平准确称量5.000g硫酸亚铁铵晶体,配制成250mL溶液。取所配溶液25.00mL于锥形瓶中,加稀H2SO4酸化,用0.01000mol/L KMnO4溶液滴定至Fe2+恰好全部氧化成Fe3+,同时,MnO4_被还原成Mn2+。测得消耗KMnO4溶液的平均体积为21.00mL。则该晶体中铁的质量分数为           。(保留4位有效数字)

 

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科目:高中化学 来源:2012-2013学年江苏省苏州市高三调研测试化学试卷(解析版) 题型:计算题

摩尔盐[xFeSO4·y(NH4)2SO4·zH2O]是一种重要化工原料。其组成可通过下列实验测定:

①称取1.5680 g 样品,准确配成100 mL溶液A。

②量取25.00 mL溶液A,加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全,过滤、洗涤,干燥至恒重,得到白色固体0.4660 g。

③再量取25.00 mL溶液A,滴加适量稀硫酸,用0.0200 mol·L1KMnO4溶液滴定至终点,生成Mn2,消耗KMnO4溶液10.00 mL。

(1)已知室温下BaSO4的Ksp=1.1×1010,欲使溶液中c(SO42)≤1. 0×105mol·L1,应保持溶液中c(Ba2)

           mol·L1

(2)③中发生反应的离子方程式为              ,滴定终点的现象是          

(3)通过计算确定样品的组成(必须写出计算过程)。

 

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科目:高中化学 来源: 题型:阅读理解

硫酸亚铁铵的制备

1、硫酸亚铁铵晶体的性质

物理性质:浅绿色,易溶于水、不溶于乙醇,在水中的溶解度比FeSO4和(NH4)2SO4都要小

化学性质:能水解;具有还原性,但比硫酸亚铁稳定

2、将绿矾(FeSO4•7H2O)、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体。

 (NH4)2SO4+FeSO4+ 6H2O=  (NH4)2SO4•FeSO4•6H2O↓根据下图回答:

(1)步骤1Na2CO3的主要作用是                                  。

(2)步骤2中铁屑过量的目的是(用离子方程式表示):                                                     

(3)步骤3中,加入(NH4)2SO4固体后,要得到摩尔盐晶体,需经过的实验操作包括:加热蒸发、             

(4)步骤3中制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤的目的是                      

操作对比:

1、三个步骤中都含有加热的操作:

步骤1中:小火加热的目的是:

                                                           

步骤2中:水浴加热的优点是                                      

           水浴加热是为了                                         

步骤3中:加热是为了蒸发溶剂,浓缩结晶。

思考:该实验中,要得到摩尔盐晶体,应加热到                    时,停止加热。

为什么不能蒸干?                                                            

                                                                      

那么蒸发下列溶液呢?

①从CuSO4溶液得到胆矾晶体:                                              

②从NaCl溶液得到NaCl固体:                                            

2、三个步骤中都含有固液分离的操作:

步骤1中采用倾析法分离出铁屑,下列适合用倾析法的有:

     A、沉淀的颗粒较大     B、沉淀容易沉降    

C、沉淀呈胶状        D、沉淀呈絮状

步骤2中溶液趁热过滤的原因是                              

步骤3中可以用如下装置进行过滤:

(1)这种过滤方式称为:                     

(2)这种过滤跟普通过滤相比,除了过滤速度快外,

还有一个优点是:                     

(3)你能讲出仪器A、B、C的名称么?

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科目:高中化学 来源: 题型:

摩尔盐〔(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O〕在空气中比一般亚铁盐稳定,是分析化学中常用的还原剂。某研究性学习小组设计了下面的实验装置来制备摩尔盐。

实验步骤:

(1)把30% NaOH溶液和废铁屑混合、煮沸、冷却,用清水洗净废铁屑。将洗涤铁屑后的NaOH溶液装入F中。

(2)在E中用处理过的Fe屑和稀H2SO4反应制取FeSO4

(3)将硫酸亚铁溶液与硫酸铵溶液混合,结晶得摩尔盐。

试回答下列问题:

(1)F中的NaOH溶液的主要作用是____________________________________________。

(2)Fe屑和稀H2SO4反应产生的氢气可赶走装置中的氧气及(NH42SO4溶液中的溶解氧,操作时应先关闭活塞______________,并同时打开活塞______________。

请写出Fe屑和稀H2SO4反应产生的氢气的另外一个作用____________________________。

(3)使摩尔盐结晶可采取两种方法:①蒸发溶液,再自然冷却结晶;②不蒸发溶液,直接自然冷却结晶。你认为较好的方法是______________。(填序号)

(4)原料利用率高,副产品少,产生的有害废物少,保护环境是“绿色化学”的主要内涵。请写出此实验中能体现“绿色化学”的具体做法(至少写出两点):

_______________________________________、______________________________________。

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