Question

【题目】某浅绿色晶体X[x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O]在分析化学中常用作还原剂. 为确定其组成，某小组同学进行如下实验．

I．NH4+的测定

采用蒸馏法，蒸馏装置如图所示。

相关的实验步骤如下：

①准确称取58.80g晶体X，加水溶解后，将溶液注入三颈烧瓶中；

②准确量取50.00mL3.0300molL-1H2SO4溶液于锥形瓶中；

③向三颈烧瓶中加入足量NaOH溶液，通入氮气，加热，蒸氨结束后取下锥形瓶；

④用0.120molL-1NaOH标准溶液滴定锥形瓶中过量的硫酸，滴定终点时消耗25.00mL NaOH标准溶液．

（1）仪器M的名称为__________。

（2）步骤③中，发生的氧化还原反应的化学方程式为____________。蒸氨结束后，为了减少实验误差,还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法是_____________。

（3）步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，则所测得的n(NH4+)的值将______(填“偏大”“偏小”或“不变”)。

II.SO42-含量的测定

采用重量分析法，实验步骤如下:

①另准确称取58.80g晶体X 于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的BaCl2溶液；

②将得到的溶液用无灰滤纸(灰分质量很小,可忽略)过滤，洗涤沉淀3~4次；

③用滤纸包裹好沉淀取出，灼烧滤纸包至滤纸完全灰化；

④继续灼烧沉淀至恒重、称量，得沉淀质量为69.90g。

（4）步骤①中,判断BeCl 溶液已过量的实验操作和现象是___________。

（5）步骤②中,采用冷水洗讓沉淀,其主要目的是___________。

（6）结合实验Ⅰ、Ⅱ通过计算得出晶体X的化学式为__________。实验I 的步骤①中,溶液中离子溶度由大到小的顺序为___________。

Answer 1

【答案】 分液漏斗 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2~3 次，将洗涤液注入锥形瓶中 偏大 待浊液分层后,取出上层清液少许于试管中，向试管中加入1~2滴BaCl2溶液,若无白色浑浊出现，则说明BaCl2溶液已过量(答滴加Na2SO4溶液，出现白色浑浊现象也给分) 尽可能减少沉淀的溶解损失，减小实验误差 (NH4)2SO4FeSO46H2O c(SO42-)>c(NH4+)>c(Fe2+ )>c(H+)>c(OH-)

【解析】I．（1）仪器M的名称为分液漏斗；正确答案：分液漏斗。

(2)亚铁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁沉淀，通入氧气后，被氧化为氢氧化铁；化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；蒸氨结束后，直形冷凝管中会残留一些液氨，会对测定结果产生影响；因此为了减少实验误差,还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法是用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2~3次，将洗涤液注入锥形瓶中；正确答案：用蒸馏水冲洗冷凝管内通道2~3次，将洗涤液注入锥形瓶中。

(3)步骤④中，若振荡时锥形瓶中有液体溅出，消耗氢氧化钠的量减小，则测定锥形瓶内溶液中剩余的硫酸的量减小，与氨气反应的硫酸的量增多，造成所测n(NH4+)的量偏大；正确答案：偏大。

II. （4）判断氯化钡是否过量，可以在上层清液中继续滴加氯化钡，若没有新的沉淀生成则说明溶液中没有硫酸根离子，即氯化钡已经过量；正确答案：待浊液分层后，在上层清液中加入1～2滴BaCl2溶液，无白色浑浊出现，则BaCl2溶液已过量；

(5) 用冷水洗涤可以减少固体的溶解，用硫酸洗涤会使沉淀上附着硫酸根离子，滤液中也含有硫酸根离子，所以不能用硫酸溶液洗涤沉淀，应该选用冷水洗涤，其主要目的是尽可能减少沉淀的溶解损失，减小实验误差；正确答案：尽可能减少沉淀的溶解损失，减小实验误差。

(6) 与NaOH反应的硫酸的物质的量为n（H2SO4）=1/2n(NaOH)=1/2×0.04×0.025=0.0005 mol；与氨气反应的硫酸的物质的量为：0.05×1.0100×1/2×0.0400×0.02500=0.05mol，则氨气的物质的量n（NH3）=2n（H2SO4）=0.1mol；19.60g晶体X于烧杯中，加水溶解，边搅拌边加入过量的 BaCl2溶液，得到硫酸钡沉淀23.30g，则n（SO42-）=23.3/233=0.1 mol，19.6×2x /(132x+152y+18z)=0.1，19.6×(x+y)/(132x+152y+18z)=0.1，则x+y=2x，即x=y，令x=1，则19.6×2/(132+152+18 z)=0.1， 则z=6， 即x=1，y=1，z=6，则其化学式为（NH4）2SO4FeSO46H2O；令x=2，则19.6×4/(132×2+152×2+18 z)=0.1， 则z=1.21，不符合；所以晶体X的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O；将晶体(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 加水溶解后，铵根离子、亚铁离子水解显酸性，相互抑制水解，但是铵根离子浓度起点大，所以c(NH4+)>c(Fe2+)；又由于硫酸根离子不水解，所以c(SO42-)>c(NH4+)；实验I的步骤①中,溶液中离子溶度由大到小的顺序c(SO42-)>c(NH4+)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)；正确答案：(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O；c(SO42-)>c(NH4+)>c(Fe2+)>c(H+)>c(OH-)。