Question

10．硫酸鐵銨[aFe₂（SO₄）₃•b（NH₄）₂SO₄•cH₂O]廣泛用于城鎮(zhèn)生活飲用水、工業(yè)循環(huán)水的凈化處理等．某化工廠以硫酸亞鐵（含少量硝酸鈣）和硫酸銨為原料，設(shè)計(jì)了如下工藝流程制取硫酸鐵銨．請回答下列問題：

（1）下列物質(zhì)中最適合的氧化劑B是b；反應(yīng)的離子方程式H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O．
a．NaClO        b．H₂O₂        c．KMnO₄        d．K₂Cr₂O₇
（2）上述流程中，用足量最適合的氧化劑B氧化之后和加熱蒸發(fā)之前，需取少量檢驗(yàn)Fe²⁺是否已全部被氧化，能否用酸性的KMnO₄溶液？并說明理由不能，因?yàn)镠₂O₂ 和Fe²⁺均能使酸性KMnO₄溶液褪色．
（3）檢驗(yàn)硫酸鐵銨中NH₄⁺的方法是在試管中加入少量樣品和NaOH固體加熱，在試管口用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，看到試紙變成藍(lán)色．
（4）稱取14.00g所得樣品，將其溶于水配制成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到2.14g沉淀；向另一份溶液中加入含0.05mol Ba （NO₃）₂的溶液，恰好完全反應(yīng)．則該硫酸鐵銨的化學(xué)式為Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O．

Answer 1

分析 原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸鈣沉淀，減壓過濾后加入過氧化氫氧化可生成硫酸鐵，加入硫酸銨，在80℃下反應(yīng)可生成硫酸鐵銨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，結(jié)合對應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)以及題目要求可解答該題．
（1）為避免引入新雜質(zhì)，應(yīng)加入過氧化氫為氧化劑，過氧化氫本身被還原為水；
（2）根據(jù)酸性高錳酸鉀溶液氧化性很強(qiáng)，可以氧化二價(jià)鐵和雙氧水分析；
（3）檢驗(yàn)NH₄⁺的方法是加入強(qiáng)堿反應(yīng)、加熱能夠產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試液變藍(lán)的氣體，該氣體是氨氣，從而證明原溶液中一定含有NH₄⁺；
（4）根據(jù)元素守恒結(jié)合發(fā)生的轉(zhuǎn)化，并運(yùn)用微粒的物質(zhì)的量之比來確定化學(xué)式．

解答 解：（1）為避免引入新雜質(zhì)，應(yīng)加入過氧化氫為氧化劑，還原產(chǎn)物是水，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O，
故答案為：b；H₂O₂+2Fe²⁺+2H⁺═2Fe³⁺+2H₂O；
（2）酸性高錳酸鉀溶液氧化性很強(qiáng)，可以氧化二價(jià)鐵和雙氧水，
故答案為：不能，因?yàn)镠₂O₂ 和Fe²⁺均能使酸性KMnO₄溶液褪色；
（3）檢驗(yàn)NH₄⁺的方法是加入強(qiáng)堿反應(yīng)、加熱能夠產(chǎn)生使?jié)駶櫟募t色石蕊試液變藍(lán)的氣體，該氣體是氨氣，從而證明原溶液中一定含有NH₄⁺，
故答案為：在試管中加入少量樣品和NaOH固體加熱，在試管口用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，看到試紙變成藍(lán)色；
（4）稱取14.00g樣品，將其溶于水配置成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到2.14g沉淀，應(yīng)為Fe（OH）₃，
n（Fe（OH）₃）=$\frac{2.14g}{107g/mol}$=0.02mol，
向另一份溶液中加入0.05mol Ba（NO₃）₂溶液，恰好完全反應(yīng)，則n（SO₄^2-）=0.05mol，
所以14.00g樣品中含有Fe₂（SO₄）₃0.02mol，n（SO₄^2-）為0.1mol，則（NH₄）₂SO₄為0.1mol-0.02mol×3=0.04mol，
則m（H₂O）=14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol×132g/mol=0.72g，
n（H₂O）=$\frac{0.72g}{18g/mol}$=0.04mol，
n（Fe₂（SO₄）₃）：n（（NH₄）₂SO₄）：n（H₂O）=0.02：0.04：0.04=1：2：2，
所以化學(xué)式為Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O，
故答案為：Fe₂（SO₄）₃•2（NH₄）₂SO₄•2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查考查物質(zhì)的分離、提純制備，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�和�?jì)算能力的考查，注意根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)把握實(shí)驗(yàn)原理和方法，題目難度中等．