Question

18．浅绿色的硫酸亚铁铵晶体[又名莫尔盐（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O]比绿矾（FeSO₄•7H₂O）更稳定，常用于定量分析．莫尔盐的一种实验室制法如下：
废铁屑$\stackrel{清洗}{→}$$\stackrel{稀硫酸}{→}$溶液A$→_{适量水}^{（NH_{4}）_{2}SO_{4}晶体}$$\stackrel{操作1}{→}$$\stackrel{乙醇淋洗}{→}$莫尔盐
（1）向废铁屑中加入稀硫酸后，并不等铁屑完全溶解而是剩余少量时就进行过滤，其目的是防止Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子；证明溶液A不含Fe³⁺离子的最佳试剂是b（填序号字母）．
a．酚酞溶液      b．KSCN溶液     c．烧碱溶液     d．KMnO₄溶液
操作I的步骤是：加热蒸发、冷却结晶、过滤．
（2）将莫尔盐晶体放在托盘天平左盘进行称量时，天平指针向右偏转，说明砝码重，样品轻．
（3）为了测定所得莫尔盐中Fe²⁺的含量，称取4.0g莫尔盐样品，溶于水配成溶液并加入稀硫酸，用0.2mol/L的KMnO₄溶液进行滴定，到滴定终点时，消耗了KMnO₄溶液10.00mL．则样品中Fe²⁺的质量分数为14% （已知反应中MnO₄^-变为Mn²⁺）．
（4）从下列装置中选取必要的装置制取（NH₄）₂SO₄溶液，连接的顺序（用接口序号字母表示）是：a接d；e接f．将装置C中两种液体分离开的操作名称是分液．装置D的作用是吸收多余的NH₃防止污染空气，防止倒吸．

Answer 1

分析 废铁屑加稀硫酸溶解，得到硫酸亚铁溶液A，加硫酸铵晶体共同溶解，经过蒸发浓缩、冷却晶体、过滤、洗涤、干燥得到莫尔盐，以此分析解答；
（1）Fe²⁺离子不稳定，易被氧气氧化为Fe³⁺离子，剩余少量铁粉防止Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子；
检验三价铁离子用KSCN溶液，如果含有三价铁离子溶液呈红色；
操作I是从溶液中获得晶体，加热蒸发、冷却结晶、过滤；
（2）遵循“左物右码”原则；
（3）Fe²⁺→Fe³⁺，铁元素化合价升高1价；MnO₄^-+→Mn²⁺，锰元素降低5价，化合价升降最小公倍数为5，根据关系式5Fe²⁺～MnO₄^-，计算4g产品中Fe²⁺的物质的量，进而计算Fe²⁺的质量，再根据质量分数定义计算；
（4）制取的氨气与硫酸反应生成硫酸铵，剩余的氨气用水吸收，分离互不相溶的液体的方法是：分液；氨气有刺激性气味，污染空气，用水吸收多余的氨气防止污染空气，加倒置的漏斗防止倒吸．

解答 解：废铁屑加稀硫酸溶解，得到硫酸亚铁溶液A，加硫酸铵晶体共同溶解，经过蒸发浓缩、冷却晶体、过滤、洗涤、干燥得到莫尔盐；
（1）Fe²⁺离子不稳定，易被氧气氧化为Fe³⁺离子，剩余少量铁粉防止Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子；
检验三价铁离子用KSCN溶液，如果含有三价铁离子溶液呈红色；
操作I是从溶液中获得晶体，加热蒸发、冷却结晶、过滤，
故答案为：防止Fe²⁺离子被氧化为Fe³⁺离子；b；冷却结晶；
（2）遵循“左物右码”原则，药品应放置在左盘内，将莫尔盐晶体放在托盘天平左盘进行称量时，天平指针向右偏转，说明砝码重，样品轻，
故答案为：砝码重，样品轻；
（3）测定摩尔盐产品中Fe²⁺的含量，采用在酸性条件下KMnO₄标准液滴定，Fe²⁺→Fe³⁺，铁元素化合价升高1价；MnO₄^-+→Mn²⁺，锰元素降低5价，化合价升降最小公倍数为5，故Fe²⁺+系数为5，MnO₄^- 系数为1，根据元素守恒可知Mn²⁺与Fe³⁺系数分别为1、5，根据电荷守恒可知缺项为H⁺，H⁺其系数为2+3×5-[2×5-1]=8，根据H元素守恒可知H₂O系数是4，所以反应离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
设4g产品中Fe²⁺的物质的量为xmol，则：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
5                 1
xmol       0.01L×0.2mol/L
x=$\frac{0.01L×0.2mol/L×5}{1}$=0.01mol，
所以4g产品中Fe²⁺的质量0.01mol×56g/mol=0.56g，所以4g产品中Fe²⁺的质量分数为：$\frac{0.56g}{4g}$×100%=14%，
故答案为：14%；
（4）制取的氨气与硫酸反应生成硫酸铵，剩余的氨气用水吸收，故连接顺序为a→d→e→f，分离互不相溶的液体的方法是：分液；氨气有刺激性气味，污染空气，用水吸收多余的氨气防止污染空气，加倒置的漏斗防止倒吸，
故答案为：d、e、f；分液；吸收多余的NH₃防止污染空气，防止倒吸．

点评 本题考查化学工艺流程、盐类水解、化学实验等，难度中等，需要学生具有扎实的基础与运用知识分析解决问题的能力，注意基础知识的理解掌握．