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4.硫酸亚铁铵又称莫尔盐,是浅绿色晶体.它在空气中比一般亚铁盐稳定,是常用的Fe2+试剂.某实验小组利用工业废铁屑制取莫尔盐,并测定其组成,他们进行了以下实验.
Ⅰ.莫尔盐的制取

(把图中“一定实验步骤”换成“加热蒸发、浓缩结晶”)
请回答下列问题.
(1)废铁屑中含氧化铁,无需在制备前除去,理由是Fe2O3+6H+═2Fe3++3H2O、2Fe3++Fe═3Fe2+(用离子方程式回答),实验前都需将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸,倾倒出液体,用水洗净铁屑.从以下仪器中选择组装,完成该操作必需的仪器有③⑦ (填编号).
①铁架台    ②玻璃棒    ③广口瓶    ④石棉网    ⑤烧杯    ⑥漏斗  ⑦酒精灯
(2)步骤2中加热方式水浴加热(填“直接加热”﹑“水浴加热”或“沙浴”);必须在铁屑少量剩余时,进行热过滤,其原因是防止Fe2+被氧化,同时热过滤可防止硫酸亚铁以晶体形式析出.
Ⅱ.莫尔盐组成的测定
①将摩尔盐低温烘干后,称取7.84 g加热至100℃失去结晶水,质量变为5.68g. 
②选择下图所示的部分装置连接起来,检查气密性后,将上述5.68g固体放入A装置的锥形瓶中,再向锥形瓶中加入足量NaOH浓溶液,充分吸收产生的气体并测出气体质量为0.68g.
③向A中加入适量3%的H2O2溶液,充分振荡后滤出沉淀,洗净、干燥、灼烧后,测得其质量为1.6g.

根据上述实验回答下列问题.
(3)步骤②中,选择的装置是A接C接D(填代号),A装置中未使用分液漏斗的理由是NaOH溶液对分液漏斗活塞、旋塞的磨口腐蚀性强.
(4)向锥形瓶中加入NaOH溶液的操作方法是打开止水夹,缓慢推压注射器活塞;吸收A中产生的气体所用试剂应是H2SO4溶液.实验小组的同学为保证A中产生的气体被完全吸收以准确测量其质量,他们在A中反应停止后再进行的操作是用注射器向A中注入空气,使装置中的氨气全部进入吸收液.
(5)根据上述实验数据计算,摩尔盐中n(N${H}_{4}^{+}$):n(Fe2+):n(S${O}_{4}^{2-}$):n(H2O)=2:1:2:6.

分析 (1)从滤液到得到晶体需要加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤干燥等过程;步骤是溶液的加热和过滤,结合加热与过滤基本操作选择仪器;
(2)水浴加热便于控制温度;亚铁离子易被氧化,少量铁还原氧化生成的Fe3+;FeSO4在温度低时溶解度较小;
(3)莫尔盐与氢氧化钠溶液反应生成氨气,可用稀硫酸吸收,注意防止倒吸,氢氧化钠具有强腐蚀性,可与二氧化硅反应;
(4)加入氢氧化钠溶液时,应先打开止水夹,缓慢推压注射器活塞,用稀硫酸吸收氨气,为保证气体完全吸收,可用注射器向A中注入空气;
(5)由题给数据可知7.84g摩尔盐中m(H2O)=7.84g-5.68g=2.16g,生成的m(NH3)=0.68g,m(Fe2O3)=1.6g,以此可确定SO42-的质量以及n(NH4+):n(Fe2+):n((SO42-):n(H2O)的比值.

解答 解:(1)废铁中含氧化铁,无需制备前除去,因最终溶液是FeSO4溶液,氧化铁和硫酸生成硫酸铁、铁和硫酸铁生成硫酸亚铁,离子方程式为:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+,步骤是溶液的加热和过滤,需要的仪器有:铁架台、烧杯、玻璃棒、酒精灯、石棉网,故不需要广口瓶、漏斗,
故答案为:Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+;③⑦;
(2)步骤二实验需要温度为:70~75℃,采用水浴加热便于控制温度;亚铁离子易被氧化,少量铁可还原氧化生成的Fe3+,减少产物中的Fe3+杂质,如果不趁热过滤就会有FeSO4•7H2O析出;
故答案为:水浴加热;防止Fe2+被氧化,同时热过滤可防止硫酸亚铁以晶体形式析出;
(3)莫尔盐与氢氧化钠溶液反应生成氨气,生成氨气先用碱石灰干燥,以除去水,然后用稀硫酸在D装置内吸收氨气,以防止倒吸,氢氧化钠具有强腐蚀性,可与二氧化硅反应,则可用注射器加入氢氧化钠溶液,
故答案为:C;D; NaOH溶液对分液漏斗活塞、旋塞的磨口腐蚀性强;
(4)加入氢氧化钠溶液时,应先打开止水夹,缓慢推压注射器活塞,用稀硫酸吸收氨气,为保证气体完全吸收,可用注射器向A中注入空气,使装置中的氨气全部进入吸收液,
故答案为:打开止水夹,缓慢推压注射器活塞;H2SO4溶液;用注射器向A中注入空气,使装置中的氨气全部进入吸收液;
(5)由题给数据可知7.84g摩尔盐中m(H2O)=7.84g-5.68g=2.16g,n(H2O)=$\frac{2.16g}{18g/mol}$=0.12mol,
生成的m(NH3)=0.68g,m(Fe2O3)=1.6g,
则n(NH3)=$\frac{0.68g}{17g/mol}$=0.04mol,n(Fe2O3)=$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol,
则m(NH4+)=0.04mol×18g/mol=0.72g,m(Fe2+)=0.02mol×56g/mol=1.12g,
则m(SO42-)=7.84g-2.16g-0.72g-1.12g=3.84g,
n(SO42-)=$\frac{3.84g}{96g/mol}$=0.04mol,
所以n(NH4+):n(Fe2+):n((SO42-):n(H2O)=0.04mol:0.02mol:0.04mol:0.12mol=2:1:2:6,
故答案为:2:1:2:6.

点评 本题考查物质的含量测定,侧重于学生的分析能力、计算能力和实验能力的考查,题目难度不大,注意把握相关实验基本方法和注意事项.

练习册系列答案
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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

14.甲、乙两同学共同做完了水的电解实验和氢气在空气里燃烧生成水的实验后,其正确的是(  )
A.甲指着氢气燃烧的实验装置说:“一种物质发生反应后,如果有水生成,我认为该物质中一定含有氢元素.”
B.乙回答:“可能是这样,但我不能肯定.”
C.乙指着实验桌上一瓶无色气体说:“这瓶无色的气体如果点燃后能燃烧并生成水,我认为这是一瓶氢气.”
D.甲回答:“可能是这样,但我也不能肯定.”

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

15.SiO2、SO2和CO2都是酸性氧化物,它们的化学性质具有一定的相似性;Mg和Na的化学性质也具有一定相似性.某兴趣小组用如图所示装置进行Mg与SO2反应的实验.
(1)选择制取SO2的合适试剂②③(填编号).
①浓HCl   ②浓H2SO4 ③Na2SO3 固体  ④CaSO3 固体
(2)上述装置还可优化,优化的方法是在A和B之间未连接一干燥装置,装置C中NaOH溶液的作用是吸收多余的SO2,防止污染环境.
(3)甲同学推测Mg 与SO2的反应与CO2相似,则该反应方程式为2Mg+SO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S.
乙同学的推测是:2Mg+3SO2=2MgSO3+S;丙同学的推测是:3Mg+SO2=2MgO+MgS,要验证甲、乙、丙三位同学的推测是否正确,丁同学作如下实验探究:
已知:MgSO3和MgS都是微溶于水,能与盐酸发生复分解反应放出气体;H2S气体通入CuSO4溶液中出现黑色沉淀.
限选试剂:2mol/L HCl、2mol/L HNO3、蒸馏水、2mol/L NaOH、品红溶液、澄清石灰水、2mol/L CuSO4;仪器和用品自选.
序号实验步骤预期现象和结论
1取少量反应后所得固体于试管中
2向试管中的固体慢慢滴加2mol/L 盐酸至过量,试管口塞上导管的单孔塞,并将导管通入盛有品红的试管中若试管中的固体完全溶解,则丙同学推测正确.若试管中的固体未完全溶解,且品红溶液褪色,则乙同学推测正确.
根据上述实验探究,能证明甲同学推测正确的操作和预期现象是向反应后所得固体加过量2mol/L盐酸,固体未完全溶解且品红溶液不褪色(或反应后固体未完全溶解于盐酸且无气体产生).
(4)上述实验需要100mL,2mol/L 的HCl,配制时选用25mL(选填10mL、25mL、50mL 或100mL)量筒量取36.5%,密度1.19g/mL 的浓盐酸的体积为16.8mL.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

12.工业上采用的一种污水处理方法是:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀.Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用.某科研小组用此法处理污水,设计装置示意图,如图所示:

(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,无法使悬浮物形成浮渣.此时,应向污水中    加入适量的C
A.BaSO4     B.CH3CH2OH        C.Na2SO4        D.NaOH
(2)电解池阳极发生了两个电极反应,其中一个反应生成一种无色气体,则阳极的电极反应式分    别是:①Fe-2e-=Fe2+
②4OH--4e-═2H2O+O2
(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是:4Fe2++10H2O+O2=4Fe(OH)3↓+8H+
(4)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料做电极.已知负极的电极反应是CH4+4CO32--8e-═5CO2+2H2O.则正极的电极反应是:O2+4e-+2CO2═2CO32-
为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,此电池工作时必须有部分A物质参加循环,则A物质的化学式是:CO2

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

19.石油主要含有碳和氢元素组成的.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

9.举世瞩目的中国探月工程三期再入返回试验器于2014年10月24日凌晨成功发射,为实现月球采样和首次地月往返踏出了成功的第一步.探月工程三期的主要目标是实现无人自动采样返回,突破月面采样、月面上升、月球轨道交会对接等核心关键技术.已知所用火箭推进剂为肼 (N2H4)和过氧化氢(H2O2),火箭箭体一般采用钛合金材料.

请回答下列问题:
(1)N2H4、H2O2分子中电负性最大的元素在周期表中的位置为第二周期第ⅤⅠA族,第一电离能最大的元素为N.
(2)钛的原子序数为22,其基态电子排布式示意图为
(3)1mol N2H4分子中含有的键数目为3.01×1024
(4)H2O2分子结构如图1,其中心原子杂化轨道为sp3,估计它难溶于CS2,简要说明原因H2O2为极性分子,CS2为非极性溶剂,所以H2O2不能溶解在CS2中.
(5)氮化硼其晶胞如图2所示,则处于晶胞顶点上的原子的配位数为4,若立方氮化硼的密度为ρ g•cm-3,阿伏加德罗常数为NA,则两个最近N原子间的距离为$\frac{\sqrt{2}}{2}×\root{3}{\frac{100}{{N}_{A}ρ}}$cm.

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科目:高中化学 来源: 题型:解答题

16.黄铜矿(主要成分CuFeS2)是提取铜的主要原料
(1)取12.5g黄铜矿样品,经测定含3.60g硫(杂质不含硫),矿样中CuFeS2含量为82.8%
(2)已知,产物Cu2S在1200℃高温下继续反应:2Cu2S+3O2→2Cu2O+2SO22Cu2O+Cu2S→6Cu+SO2
假定各步反应都完全,完成下列计算:
①由6mol CuFeS2生成6mol Cu,消耗O2的物质的量15mol.
②6mol CuFeS2和14.25mol O2反应,理论上可得到4.5摩尔铜.

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科目:高中化学 来源: 题型:选择题

13.下列叙述中完全正确的一组是(  )
①常温常压下,1mol甲基(-CH3)所含的电子数为10NA
②Cu、Zn和稀硫酸组成的原电池工作时,若Cu极生成0.2g H2,则电路通过电子0.2NA
③在标准状况下,11.2L NO与11.2L O2混合后气体分子数为0.75NA
④常温常压下,16g O3与O2的混合气所含的原子数为NA
⑤1mol C10H22分子中共价键总数为31NA
⑥1mol Cl2发生反应时,转移的电子数一定是2NA
⑦0.1mol FeCl3在沸水中完全水解后,生成Fe(OH)3胶粒0.1NA个.
A.①②③④⑤B.②④⑤⑥⑦C.②④⑤D.①②⑤

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科目:高中化学 来源: 题型:填空题

14.标准状况下某种O2和N2的混合气体mg含有b个分子,则ng该混合气体在相同状况下所占的体积应是$\frac{22.4nb}{m{N}_{A}}$.

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