Question

2．以工业废铁和硫酸铵为原料可以制取FeSO₄•7H₂O和硫酸铁铵，其制备；流程图如下：
请根据题意完成下列填空：
（1）碳酸钠溶液能除去酯类油污，其原因是（用离子方程式表示）CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；反应Ⅰ需要加热数分钟，其原因是升温，促进水解，溶液碱性增强，使反应充分进行．
（2）废铁销中含氧化铁，无需在制备前除去，其理由是（用离子方程式回答）Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；判断反应Ⅱ完全反应的现象是铁屑不再溶解，铁屑表面不再有气泡产生．
（3）下列物质中最适合的氧化剂X是b．
      a．NaClO        b．H₂O₂          c．KMnO₄          d．K₂Cr₂O₇
（4）加热蒸发溶液Y之前，需取少量的溶液来检验Fe²⁺是否已全部被氧化，则所加试剂为铁氰化钾溶液；判断能否用酸性KMnO₄溶液来代替，并说明其理由不能，因为H₂O₂和Fe²⁺均能使酸性的KMnO₄溶液褪色．
（5）操作①的名称是冷却结晶；检验硫酸铁铵中NH₄⁺的方法是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．
（6）称取14.00g制得的硫酸铁铵晶体，将其溶于水配制成100mL溶液，分成两等份，向其中一份溶液中加入足量NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥后得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入0.05mLBa（NO₃）₂溶液，恰好完全反应．则该硫酸铁铵晶体的化学式为Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O或（NH₄）₄Fe₂（SO₄）₅•2H₂O．

Answer 1

分析 废铁屑中含有酯类油污，Na₂CO₃为强碱弱酸盐，CO₃^2-水解生成HCO₃^-和OH^-，升高促进CO₃^2-水解，碱促进油脂水解，然后过滤洗涤，加入稀硫酸，发生反应II为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，趁热过滤、冷却结晶，过滤洗涤得到FeSO₄•7H₂O；
硫酸亚铁溶液加入过氧化氢氧化为硫酸铁溶液，加热蒸发部分溶剂，加入热浓分硫酸铵溶液，保温80℃，可生成硫酸铁铵，经冷却结晶、过滤洗涤，最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵，据此分析解答．

解答 解：（1）Na₂CO₃为强碱弱酸盐，CO₃^2-水解生成HCO₃^-和OH^-，水解方程式为CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，油脂在碱性条件下水解生成可溶于水的酸和醇；
盐的水解为吸热反应，升温，促进水解，溶液碱性增强，使反应充分进行；
故答案为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-；升温，促进水解，溶液碱性增强，使反应充分进行；
（2）废铁屑中含氧化铁，无需在制备前除去，因为氧化铁和酸反应生成铁盐，铁盐能被Fe还原生成亚铁盐，涉及的离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，铁屑不再溶解，铁屑表面不再有气泡产生，反应Ⅱ完全反应；
故答案为：Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；铁屑不再溶解，铁屑表面不再有气泡产生；
（3）氧化剂X氧化亚铁离子，同时不引入新杂质，故选则过氧化氢；
故答案为：b；
（4）亚铁离子用铁氰化钾检验，氧化亚铁时加入的过氧化氢过量，过氧化氢也能使酸性高锰酸钾褪色，故不选酸性高锰酸钾；
故答案为：铁氰化钾溶液；不能，因为H₂O₂和Fe²⁺均能使酸性的KMnO₄溶液褪色；
（5）硫酸铁铵溶液经冷却结晶、过滤洗涤，最后经常温晾晒可到纯净的硫酸铁铵，操作①冷却结晶；检验铵根离子的方法为：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；
故答案为：冷却结晶；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；
（6）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或（NH₄）₄Fe₂（SO₄）₅•2H₂O；
故答案为：Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O或（NH₄）₄Fe₂（SO₄）₅•2H₂O．

点评 本题考查考查物质的制备、分离提纯、物质组成的测定，为高考常见题型，明确实验目的、实验原理为解答关键，注意掌握物质分离与提纯方法，试题侧重考查学生的分析、理解能力及计算能力．