Question

8．工業(yè)上常將廢舊鐵屑（表面有油污）回收利用，用以制備綠礬（FeSO₄•7H₂O），綠礬、硫酸銨以相等物質(zhì)的量混合可制得摩爾鹽晶體，反應原理為：
（NH₄）₂SO₄+FeSO₄+6H₂O=（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O↓．其流程可表示如圖甲：

（1）洗滌中Na₂CO₃的主要作用是利用碳酸鈉溶液呈堿性，除去鐵表面的油污，請?zhí)岢黾涌烊芙獾拇胧�攪拌或加熱（任答一點即可）．
（2）結(jié)晶過程中要加熱蒸發(fā)溶劑，濃縮結(jié)晶．應加熱到加熱到溶液表面出現(xiàn)晶膜時，停止加熱．
（3）過濾是用如圖乙裝置進行，這種過濾跟普通過濾相比，除了過濾速度快外，還有一個優(yōu)點是得到較干燥的沉淀．
（4）用無水乙醇洗滌的目的是除去水分，減少晶體溶解損失；容易干燥．
（5）產(chǎn)品中Fe²⁺的定量分析：制得的摩爾鹽樣品中往往含有極少量的Fe³⁺．為了測定摩爾鹽產(chǎn)品中Fe²⁺的含量，一般采用在酸性條件下KMnO₄標準液滴定的方法．稱取4.0g的摩爾鹽樣品，溶于水，并加入適量稀硫酸．用0.2mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定，當溶液中Fe²⁺ 全部被氧化時，消耗KMnO₄溶液體積 10.00mL．
①寫出滴定時反應的離子方程式5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
②計算產(chǎn)品中Fe²⁺的質(zhì)量分數(shù)（寫出計算過程）．

Answer 1

分析 制取摩爾鹽晶體流程為：先利用碳酸鈉溶液呈堿性，除去鐵表面的油污，然后加稀硫酸溶解，鐵與稀硫酸反應生成亞鐵離子，加入硫酸銨發(fā)生（NH₄）₂ SO₄+FeSO₄+6H₂O=（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O↓，結(jié)晶過濾，摩爾鹽易溶于水，難溶于有機溶劑，用酒精洗滌摩爾鹽，得到摩爾鹽晶體．
（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解使Na₂CO₃溶液呈堿性，油脂在堿性溶液中水解，利用碳酸鈉溶液呈堿性，除去鐵表面的油污；加快溶解可通過攪拌或加熱實現(xiàn)；
（2）當有晶膜出現(xiàn)時，則停止加熱，防止摩爾鹽失水；
（3）過濾適用于不溶于水的固體和液體；減壓的操作優(yōu)點是：可加快過濾速度，并能得到較干燥的沉淀；
（4）根據(jù)“相似相溶原理”可知摩爾鹽易溶于水，難溶于有機溶劑；
（5）①Fe²⁺→Fe³⁺，鐵元素化合價升高1價；MnO₄^-+→Mn²⁺，錳元素降低5價，化合價升降最小公倍數(shù)為5，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒書寫方程式；
②根據(jù)關(guān)系式5Fe²⁺～MnO₄^-，計算4g產(chǎn)品中Fe²⁺的物質(zhì)的量，進而計算Fe²⁺的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分數(shù)定義計算．

解答 解：制取摩爾鹽晶體流程為：先利用碳酸鈉溶液呈堿性，除去鐵表面的油污，然后加稀硫酸溶解，鐵與稀硫酸反應生成亞鐵離子，加入硫酸銨發(fā)生（NH₄）₂ SO₄+FeSO₄+6H₂O=（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O↓，結(jié)晶過濾，摩爾鹽易溶于水，難溶于有機溶劑，用酒精洗滌摩爾鹽，得到摩爾鹽晶體．
（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，使Na₂CO₃溶液呈堿性，油脂在堿性溶液中水解生成溶于水的物質(zhì)易于洗去，步驟1中加入10%Na₂CO₃溶液的主要作用是除去鐵屑表面的油污，攪拌、升溫都能加快水分子運動速度，也就能加快鹽與水的接觸機會，從而加快了鹽的溶解速率，
故答案為：利用碳酸鈉溶液呈堿性，除去鐵表面的油污；攪拌或加熱；
（2）濃縮結(jié)晶摩爾鹽時要用小火加熱，加熱濃縮初期可輕微攪拌，但注意觀察晶膜，若有晶膜出現(xiàn)，則停止加熱，防止摩爾鹽失水；更不能蒸發(fā)至干，蒸干時溶液中的雜質(zhì)離子會被帶入晶體中，晶體可能會受熱分解或被氧化，
故答案為：加熱到溶液表面出現(xiàn)晶膜時；
（3）減壓過濾，利用大氣壓強原理，用減小壓力的方法加快過濾的速率，并能得到較干燥的沉淀，
故答案為：得到較干燥的沉淀；
（4）摩爾鹽易溶于水，不能用蒸餾水洗滌，但摩爾鹽屬于無機物難溶于有機物，乙醇易揮發(fā)，容易干燥；可用乙醇進行洗滌，洗去晶體表面的液體雜質(zhì)，
故答案為：除去水分，減少晶體溶解損失；容易干燥；
（5）①測定摩爾鹽產(chǎn)品中Fe²⁺的含量，采用在酸性條件下KMnO₄標準液滴定，F(xiàn)e²⁺→Fe³⁺，鐵元素化合價升高1價；MnO₄^-+→Mn²⁺，錳元素降低5價，化合價升降最小公倍數(shù)為5，故Fe²⁺+系數(shù)為5，MnO₄^- 系數(shù)為1，根據(jù)元素守恒可知Mn²⁺與Fe³⁺系數(shù)分別為1、5，根據(jù)電荷守恒可知缺項為H⁺，H⁺其系數(shù)為2+3×5-[2×5-1]=8，根據(jù)H元素守恒可知H₂O系數(shù)是4，所以反應離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，
故答案為：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；      
②測定摩爾鹽產(chǎn)品中Fe²⁺的含量，采用在酸性條件下KMnO₄標準液滴定，反應離子方程式為5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=1Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，令4g產(chǎn)品中Fe²⁺的物質(zhì)的量為xmol，則：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
5               1
xmol        0.01L×0.2mol/L
所以x=$\frac{0.01×0.2mol/L×5}{1}$=0.01mol，所以4g產(chǎn)品中Fe²⁺的質(zhì)量0.01mol×56g/mol=0.56g，所以4g產(chǎn)品中Fe²⁺的質(zhì)量分數(shù)為$\frac{0.56g}{4g}$×100%=14%，
故答案為：14%．

點評 本題以莫爾鹽的制備為載體，考查鹽類水解、氧化還原反應、氧化還原反應滴定應用、物質(zhì)分離提純等有關(guān)實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目難度較大，注意基礎(chǔ)知識的全面掌握．