Question

6．铁明矾[xFeSO₄•yAl₂（SO₄）₃•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1.8520g 样品，准确配成100mL溶液A．
②量取25.00mL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0.4660g．

③再量取25.00mL溶液A，滴加适量稀硫酸，用0.0100mol•L^-1KMnO₄溶液滴定至终点，生成Mn²⁺，消耗KMnO₄溶液10.00mL．
（1）已知室温下BaSO₄的K_sp=1.1×10^-10，欲使溶液中c（SO₄^2-）≤1.0×10^-5mol•L^-1，则应保持溶液中c（Ba²⁺）≥1.1×10^-5mol•L^-1．
（2）③中发生反应的离子方程式为MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，滴定终点的现象是溶液由无色变为浅紫色．
（3）通过计算确定样品的组成（必须写出计算过程）．

Answer 1

分析 （1）根据沉淀溶解平衡常数Ksp=c（SO₄^2-）•c（Ba²⁺ ）来计算；
（2）在酸性环境下，高猛酸根离子可以将亚铁离子氧化为三价铁离子；
（3）根据高锰酸根离子和亚铁离子的化学方程式，据高锰酸根离子的量来确定亚铁离子的量，根据元素守恒确定样品的组成情况．

解答 解：（1）沉淀溶解平衡常数Ksp=c（SO₄^2-）•c（Ba²⁺ ），c（Ba²⁺ ）=$\frac{Ksp}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$，当c（SO₄^2-）≤1.0×10^-5 mol•L^-1，所以溶液中c（Ba²⁺ ）≥1.1×10^-5mol/L，故答案为：1.1×10^-5；
（2）在酸性环境下，高猛酸根离子可以将亚铁离子氧化为三价铁离子，即MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，当高锰酸钾稍过量时，溶液由无色变为浅紫色；
故答案为：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；溶液由无色变为浅紫色；
（3）取25.00mL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0.4660g．根据硫酸根离子守恒，硫酸根离子的物质的量和硫酸钡的物质的量是相等的，即为：$\frac{0.4660g}{233g/mol}$=0.002mol，取25.00mL溶液A，滴加适量稀硫酸，用0.010 0mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定至终点，生成Mn²⁺，消耗KMnO₄溶液10.00mL，所以亚铁离子的物质的量为：5×0.01×1×10×10^-3=5×10^-4mol，根据电荷守恒得：n（Al）=$\frac{1}{3}$[2×0.002mol-2×5.0×10^-4]=1×10^-3mol，根据质量守恒，水的物质的量：[1.8520g×$\frac{25ml}{100ml}$-5.0×10^-4mol×56g/mol-1.0×10^-3mol×27g/mol-0.002mol×96g/mol]×$\frac{1}{18}$=1.2×10^-2mol，所以x：y：z=1：1：24，化学式为：FeSO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O；
答：样品的组成为FeSO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O．

点评 本题涉及中和滴定、沉淀溶解平衡以及守恒法来确定物质的分子式等知识的综合考查题，要求学生具有分析和解决问题的能力，以及较强的运算能力，题目难度较大．