Question

【題目】工業(yè)廢棄物的資源化回收再利用，可以更大限度地發(fā)揮原材料的價(jià)值。某教師在指導(dǎo)學(xué)生做研究性學(xué)習(xí)時(shí)，擬利用廢鐵屑在實(shí)驗(yàn)室制備FeSO4溶液，再與等物質(zhì)的量的(NH4)2SO4反應(yīng)，制備補(bǔ)血?jiǎng)┝蛩醽嗚F銨晶體[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，相對(duì)分子質(zhì)量為392]。硫酸亞鐵銨晶體比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，在空氣中不易被氧化，易溶于水，不溶于乙醇。

(1)廢鐵屑的凈化：將廢鐵屑投入10%的碳酸鈉溶液中并加熱5~10min，通過(guò)傾析法棄去純堿溶液，并用蒸餾水洗凈廢鐵屑，待用。

(2)酸浸凈化后的廢鐵屑：將2gFe粉、10mL3mol·L-1的H2SO4溶液加入燒瓶中反應(yīng)，用如圖所示裝置制備FeSO4溶液。保持溫度70~80℃，適當(dāng)添加水以補(bǔ)充被蒸發(fā)掉的水分，并控制溶液的pH，至反應(yīng)無(wú)明顯氣泡產(chǎn)生，停止加熱，過(guò)濾，稱(chēng)量殘留固體質(zhì)量。

①反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生少量H2S、PH3等氣體，需使用封閉裝置。寫(xiě)出用CuSO4溶液吸收H2S氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式：____________________________

②反應(yīng)過(guò)程中使用過(guò)量鐵粉的目的是____________________________

(3)制備(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O：向FeSO4溶液中加入一定質(zhì)量的(NH4)2SO4固體，70~80℃條件下溶解后，趁熱倒入50mL乙醇中，析出晶體。

實(shí)驗(yàn)中，需對(duì)過(guò)濾出產(chǎn)品的母液(pH<1)進(jìn)行處理。室溫下，分別取母液并向其中加入指定物質(zhì)，反應(yīng)后的溶液中主要存在的一組離子正確的是_____ (填序號(hào))。

A.通入過(guò)量Cl2：Fe2+、H+、NH4+、Clˉ、SO42ˉ

B.加入過(guò)量KSCN溶液：K+、NH4+、Fe3+、SO42ˉ、SCNˉ

C.加入過(guò)量NaOH溶液：Na+、Fe2+、NH4+、SO42ˉ、OHˉ

D.加入過(guò)量NaClO和NaOH的混合溶液：Na+、SO42ˉ、Clˉ、ClOˉ、OHˉ

(4)產(chǎn)品純度測(cè)定：稱(chēng)取ag產(chǎn)品溶于水，配制成500mL溶液，取25.00mL待測(cè)液，用濃度為cmol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定。重復(fù)上述操作2次實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

該產(chǎn)品的純度為____________________________(用含a、c的代數(shù)式表示)。

有同學(xué)提出，測(cè)定產(chǎn)品中SO42ˉ的含量也可測(cè)定產(chǎn)品的純度，請(qǐng)補(bǔ)充完整實(shí)驗(yàn)方案：稱(chēng)取約0.4g樣品，溶于70mL水，__________________________________________________，將沉淀移入坩堝，灼燒至恒重，記錄數(shù)據(jù)(實(shí)驗(yàn)中必須使用的試劑有：2mol·L-1的HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。

Answer 1

【答案】CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4 避免Fe2+被氧化為Fe3+ D 980c/a×100% 加入2mol/LHCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，過(guò)濾，洗滌沉淀，直至濾液滴加AgNO3溶液不出現(xiàn)渾濁

【解析】

（2）①實(shí)驗(yàn)室用CuSO4溶液吸收H2S氣體，生成硫酸和硫化銅；

②鐵粉具有還原性，反應(yīng)過(guò)程中使用過(guò)量鐵粉的目的是避免Fe2+被氧化為Fe3+；

（3）根據(jù)離子共存的判斷方法進(jìn)行解析；

（4）第一次與第二次、第三次相差較大，忽略不計(jì)，消耗高錳酸鉀溶液的體積為（25.02+24.98）/2mL=25mL，根據(jù)離子反應(yīng)方程式進(jìn)行計(jì)算；測(cè)定產(chǎn)品中SO42ˉ的含量也可測(cè)定產(chǎn)品的純度，具體實(shí)驗(yàn)方案為：稱(chēng)取約0.4g樣品，溶于70mL水，加入2mol/LHCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，過(guò)濾，洗滌沉淀，直至濾液滴加AgNO3溶液不出現(xiàn)渾濁，將沉淀移入坩堝，灼燒至恒重，記錄數(shù)據(jù)。

（2）①實(shí)驗(yàn)室用CuSO4溶液吸收H2S氣體，生成硫酸和硫化銅，化學(xué)反應(yīng)方程式為：CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4，故答案為CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4。

②鐵粉具有還原性，反應(yīng)過(guò)程中使用過(guò)量鐵粉的目的是避免Fe2+被氧化為Fe3+，故答案為避免Fe2+被氧化為Fe3+。

（3）據(jù)已知信息可知，母液中主要存在的離子有Fe2+、H+、NH4+、SO42ˉ，

A.通入過(guò)量Cl2，溶液中的Fe2+不能大量共存，且主要存在的離子應(yīng)包括ClO-，故A錯(cuò)誤；

B.加入過(guò)量KSCN溶液，溶液中的Fe3+與SCNˉ不能大量共存，故B錯(cuò)誤；

C.加入過(guò)量NaOH溶液，溶液中的Fe2+與NH4+均不能大量存在，故C錯(cuò)誤；

D.加入過(guò)量NaClO和NaOH的混合溶液，H+與OHˉ發(fā)生中和反應(yīng)生成水，NH4+以NH3的形式逸出，Fe2+先轉(zhuǎn)化為Fe3+，（2Fe2++ClO-+H2O=2Fe3++Cl-+2OH-），再以Fe(OH)3的形式除去，則反應(yīng)后的溶液中主要存在的離子為：Na+、SO42ˉ、Clˉ、ClOˉ、OHˉ，故D正確。

故答案為D。

（4）因?yàn)榈谝淮闻c第二次、第三次相差較大，忽略不計(jì)，消耗高錳酸鉀溶液的體積為（25.02+24.98）/2mL=25mL，根據(jù)離子反應(yīng)方程式，得出：n[（NH4）2SO4FeSO46H2O]=5n（KMnO4）=25×10-3×c×5mol，則500mL溶液中含有n[（NH4）2SO4FeSO46H2O]=25×10-3×c×5×500/25mol=2.5cmol，所以該產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=2.5c×392/a×100%=980c/a×100%，

測(cè)定產(chǎn)品中SO42ˉ的含量也可測(cè)定產(chǎn)品的純度，具體實(shí)驗(yàn)方案為：稱(chēng)取約0.4g樣品，溶于70mL水，加入2mol/LHCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，過(guò)濾，洗滌沉淀，直至濾液滴加AgNO3溶液不出現(xiàn)渾濁，將沉淀移入坩堝，灼燒至恒重，記錄數(shù)據(jù)；故答案為980c/a×100%；加入2mol/LHCl溶液酸化，滴加BaCl2溶液至沉淀完全，過(guò)濾，洗滌沉淀，直至濾液滴加AgNO3溶液不出現(xiàn)渾濁。