Question

(15分)硫酸亞鐵銨又稱莫爾鹽，是淺綠色晶體。它在空氣中比一般亞鐵鹽穩定，是常用的Fe²⁺試劑。某實驗小組利用工業廢鐵屑制取莫爾鹽，并測定其純度。
已知:①
②莫爾鹽在乙醇溶劑中難溶。
Ⅰ．莫爾鹽的制取

試分析：
（1）步驟2中加熱方式            （填“直接加熱”﹑“水浴加熱”或“沙浴”）；必須在鐵屑少量剩余時，進行熱過濾，其原因是                                    。
（2）步驟3中包含的實驗操作名稱                            。
（3）產品莫爾鹽最后用       洗滌（填字母編號）。
a．蒸餾水      b．乙醇        c．濾液
Ⅱ．為測定硫酸亞鐵銨(NH₄)₂SO₄?FeSO₄?6H₂O晶體純度，某學生取m g硫酸亞鐵銨樣品配制成500 mL溶液，根據物質組成，甲、乙、丙三位同學設計了如下三個實驗方案，請回答：
(甲)方案一：取20.00 mL硫酸亞鐵銨溶液用0.1000 mol·L^－1的酸性KMnO₄溶液分三次進行滴定。
(乙)方案二：取20.00 mL硫酸亞鐵銨溶液進行如下實驗。

（1）若實驗操作都正確，但方案一的測定結果總是小于方案二，其可能原因為           
                ，驗證推測的方法為：                                     。
(丙)方案三：(通過NH₄⁺測定)實驗設計圖如下所示。取20.00 mL硫酸亞鐵銨溶液進行該實驗。

（2）①裝置       （填“甲”或“乙”）較為合理，判斷理由是                      。量氣管中最佳試劑是   （填字母編號。如選“乙”則填此空，如選“甲”此空可不填）。
a．水          b．飽和NaHCO₃溶液      c．CCl₄
②若測得NH₃的體積為V L(已折算為標準狀況下)，則該硫酸亞鐵銨晶體的純度為    。

Answer 1

（15分）
I．（1）水浴加熱(1分 )
防止Fe²⁺被氧化，同時熱過濾可防止硫酸亞鐵以晶體形式析出（2分）
（2）加熱蒸發，濃縮結晶（2分）
（3） b（1分 ）
II．（1） Fe²⁺已被空氣部分氧化    (2分)
取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變為血紅色，說明Fe²⁺已
被空氣部分氧化   (2分)
（2）①乙（1分）     甲裝置會出現倒吸(1分)    c （1分）
②    (2分)

試題分析：I.（1）步驟2中的溫度控制在70-75℃，所以選擇水浴加熱；Fe²⁺易被氧氣氧化，而且溫度降低硫酸亞鐵的溶解度減小，所以必須在鐵屑少量剩余時，進行熱過濾，其原因是防止Fe²⁺易被氧化，同時熱過濾可防止硫酸亞鐵以晶體形式析出；
（2）從硫酸亞鐵銨濾液到晶體，中間需要經過加熱蒸發，濃縮結晶；
（3）因為莫爾鹽在乙醇溶劑中難溶，所以選擇用乙醇洗滌，答案選b；
II.（1）用酸性高錳酸鉀溶液滴定，原理是亞鐵離子被酸性高錳酸鉀溶液氧化，利用所用溶液的體積計算亞鐵離子的量，從而計算晶體的純度；用氯化鋇溶液滴定，原理是硫酸根離子與鋇離子反應生成硫酸鋇沉淀，利用沉淀的質量計算硫酸根離子的量，從而計算晶體的純度。硫酸根離子不會發生變化，所以方案一的測定結果總是小于方案二，其可能原因為Fe²⁺已被空氣部分氧化；驗證推測的方法即是驗證溶液中是否存在鐵離子，具體操作是取少量硫酸亞鐵銨溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液變為血紅色，說明Fe²⁺已被空氣部分氧化；
（2）①裝置乙比較合理，因為甲裝置會出現倒吸，無法測量生成氣體的質量；選擇乙裝置，則量氣管中盛放的試劑是四氯化碳，因為氨氣易溶于水，不溶于四氯化碳，測量數據比較準確，所以答案選c；
②根據硫酸亞鐵銨的化學式得出2NH₃～(NH₄)₂SO₄?FeSO₄?6H₂O，所以500mL溶液中硫酸亞鐵銨晶體的質量為VL/22.4L/mol/2×392g/mol×25，其純度為VL/22.4L/mol/2×392g/mol×25/mg×100%=。