Question

10．硫酸铁铵[aFe₂（SO₄）₃•b（NH₄）₂SO₄•cH₂O]广泛用于城镇生活饮用水、工业循环水的净化处理等．某化工厂以硫酸亚铁（含少量硝酸钙）和硫酸铵为原料，设计了如下工艺流程制取硫酸铁铵．请回答下列问题：

（1）下列物质中最适合的氧化剂B是b；反应的离子方程式H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
a．NaClO        b．H₂O₂        c．KMnO₄        d．K₂Cr₂O₇
（2）上述流程中，用足量最适合的氧化剂B氧化之后和加热蒸发之前，需取少量检验Fe²⁺是否已全部被氧化，能否用酸性的KMnO₄溶液？并说明理由不能，因为H₂O₂ 和Fe²⁺均能使酸性KMnO₄溶液褪色．
（3）检验硫酸铁铵中NH₄⁺的方法是在试管中加入少量样品和NaOH固体加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，看到试纸变成蓝色．
（4）称取14.00g所得样品，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入含0.05mol Ba （NO₃）₂的溶液，恰好完全反应．则该硫酸铁铵的化学式为Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O．

Answer 1

分析 原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸钙沉淀，减压过滤后加入过氧化氢氧化可生成硫酸铁，加入硫酸铵，在80℃下反应可生成硫酸铁铵，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵，结合对应物质的性质以及题目要求可解答该题．
（1）为避免引入新杂质，应加入过氧化氢为氧化剂，过氧化氢本身被还原为水；
（2）根据酸性高锰酸钾溶液氧化性很强，可以氧化二价铁和双氧水分析；
（3）检验NH₄⁺的方法是加入强碱反应、加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的气体，该气体是氨气，从而证明原溶液中一定含有NH₄⁺；
（4）根据元素守恒结合发生的转化，并运用微粒的物质的量之比来确定化学式．

解答 解：（1）为避免引入新杂质，应加入过氧化氢为氧化剂，还原产物是水，发生反应的离子方程式为H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案为：b；H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（2）酸性高锰酸钾溶液氧化性很强，可以氧化二价铁和双氧水，
故答案为：不能，因为H₂O₂ 和Fe²⁺均能使酸性KMnO₄溶液褪色；
（3）检验NH₄⁺的方法是加入强碱反应、加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的气体，该气体是氨气，从而证明原溶液中一定含有NH₄⁺，
故答案为：在试管中加入少量样品和NaOH固体加热，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，看到试纸变成蓝色；
（4）称取14.00g样品，将其溶于水配置成100mL溶液，分成两等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，过滤洗涤得到2.14g沉淀，应为Fe（OH）₃，
n（Fe（OH）₃）=$\frac{2.14g}{107g/mol}$=0.02mol，
向另一份溶液中加入0.05mol Ba（NO₃）₂溶液，恰好完全反应，则n（SO₄^2-）=0.05mol，
所以14.00g样品中含有Fe₂（SO₄）₃0.02mol，n（SO₄^2-）为0.1mol，则（NH₄）₂SO₄为0.1mol-0.02mol×3=0.04mol，
则m（H₂O）=14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol×132g/mol=0.72g，
n（H₂O）=$\frac{0.72g}{18g/mol}$=0.04mol，
n（Fe₂（SO₄）₃）：n（（NH₄）₂SO₄）：n（H₂O）=0.02：0.04：0.04=1：2：2，
所以化学式为Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O，
故答案为：Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O．

点评 本题考查考查物质的分离、提纯制备，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力、实验能力和计算能力的考查，注意根据物质的性质把握实验原理和方法，题目难度中等．