Question

5．摩尔盐在工业上有重要的用途．已知其由一种阴离子，两种阳离子组成的晶体，某学习小组按如下实验测定摩尔盐样品的组成．步骤如下：
①称取3.920g摩尔盐样品配制250mL溶液．
②取少量配制溶液，加入KSCN溶液，无明显现象．
③另取少量配制溶液，加入过量浓氢氧化钠溶液并加热，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体和红褐色沉淀．
④定量测定如下：

滴定实验结果记录如下：

实验次数	第一次	第二次	第三次
消耗高锰酸钾溶液体积/mL	10.32	10.02	9.98

完成下列填空：
（1）步骤①中需要的定量仪器为电子天平、250mL容量瓶．
（2）步骤②的目的是确定红褐色沉淀中的铁元素在摩尔盐中是以亚铁离子形式存在．产生红褐色沉淀的离子方程式4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃↓．
（3）步骤④中操作X为过滤、洗涤、干燥或烘干（冷却）（按操作顺序填写）．
（4）步骤④中酸性高锰酸钾溶液能否用碘的酒精溶液代替，不能（填“能”或“不能”），请说明理由碘单质与亚铁离子不反应．
（5）步骤④若在滴定过程中，待测液久置，消耗高锰酸钾溶液的体积将偏小．（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
（6）通过上述实验测定结果，推断摩尔盐化学式为（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．

Answer 1

分析 （1）称取3.920g摩尔盐样品，需要电子天平，精确到0.0001g，配制250mL溶液过程中需要精确定量仪器250ml容量瓶；
（2）加入KSCN溶液是检验铁离子的试剂，遇到铁离子会生成血红色溶液，无明显现象说明无铁离子，证明盐中为亚铁离子，亚铁离子在空气中被氧气氧化生成氢氧化铁红褐色沉淀；
（3）步骤④中白色悬浊液得到白色固体，分离试验方法为过滤、洗涤、干燥等步骤；
（4）碘单质氧化性弱不能氧化亚铁离子；
（5）待测液久置，会导致空气中氧气氧化亚铁离子，消耗标准溶液高锰酸钾溶液体积减小；
（6）根据题中实验步骤及数据可知，滴定亚铁离子用去的高锰酸钾溶液的体积的数据中，第一次误差较大，为偶然误差应去掉，所以高锰酸钾溶液的体积为$\frac{10.02+9.98}{2}$mL=10.00mL，根据高锰酸钾的物质的量可以确定亚铁离子的物质的量，根据白色固体0.4660g可以确定硫酸根离子的物质的量，利用电荷守恒可知铵根离子的物质的量，由样品的质量及硫酸根离子、亚铁离子及铵根离子的质量确定结晶水的质量，据此可确定摩尔盐的组成．

解答 解：（1）配制摩尔盐溶液时，称取3.9200g摩尔盐样品要用电子天平称取，根据装置图可知，配制250mL溶液定容时要用250mL容量瓶，
故答案为：电子天平；250mL容量瓶；
（2）②取少量配制溶液，加入KSCN溶液，无明显现象，证明无铁离子存在，确定红褐色沉淀中的铁元素在摩尔盐中是以亚铁离子形式存在，产生红褐色沉淀的离子方程式为：4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃↓，
故答案为：确定红褐色沉淀中的铁元素在摩尔盐中是以亚铁离子形式存在；4Fe²⁺+8OH^-+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃↓；
（3）根据实验二③中操作流程可知，白色悬浊液为硫酸钡，要精确称量硫酸钡的质量要经过过滤、洗涤、干燥再称量，
故答案为：过滤、洗涤、干燥或烘干（冷却）；
（4）步骤④中酸性高锰酸钾溶液不能用碘的酒精溶液代替，因为碘单质和亚铁离子不发生反应，不能测定实验，
故答案为：不能；碘单质与亚铁离子不反应；
（5）步骤④若在滴定过程中，待测液久置，空气中氧气氧化亚铁离子，消耗标准溶液高锰酸钾溶液体积减小，c（待测）=$\frac{c（标准）V（标准）}{V（待测）}$可知测定亚铁离子减小，
故答案为：偏小；
（6）根据题中实验步骤及数据可知，滴定亚铁离子用去的高锰酸钾溶液的体积的数据中，第一次误差较大，为偶然误差应去掉，所以高锰酸钾溶液的体积为$\frac{10.02+9，98}{2}$mL=10.00mL，高锰酸钾的物质的量为0.02mol/L×0.01L=0.0002mol，根据反应MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，可知3.9200g摩尔盐样品中亚铁离子的物质的量为0.0002mol×$\frac{250}{25}$×5=0.01mol，其质量为0.5600g，白色固体硫酸钡为0.4660g，所以3.9200g摩尔盐样品中硫酸根离子的物质的量为$\frac{0.4660g}{233g/mol}$×$\frac{250}{25}$=0.02mol，其质量为1.9200g，根据电荷守恒可知3.9200g摩尔盐样品中铵根离子的物质的量为0.02mol×2-0.01mol×2=0.02mol，其质量为0.3600g，所以样品中结晶水物质的量为$\frac{3.9200g-1.9200g-0.5600g-0.3600g}{18g/mol}$=0.06mol，所以摩尔盐的组成为（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，
故答案为：（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．

点评 本题考查了物质组成和结构的实验测定过程分析，主要是物质性质、滴定实验、化学式组成计算等知识点，题目难度中等．