Question

硫酸亞鐵銨晶體[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]是一種重要化學(xué)試劑，實(shí)驗(yàn)室用除去鋅鍍層的鐵片來(lái)制取硫酸亞鐵銨，流程如下：

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）確定鋅鍍層被除去的標(biāo)志是

 

．
計(jì)算上述鐵片鋅鍍層的厚度，不需要的數(shù)據(jù)是

 

（填編號(hào)）．
a．鋅的密度ρ（g?cm^-3）      b．鍍鋅鐵片質(zhì)量m₁（g）   c．純鐵片質(zhì)量m₂（g）
d．鍍鋅鐵片面積S（cm²）       e．鍍鋅鐵片厚度h（cm）
（2）上述流程中：操作Ⅰ是取出鐵片、

 

、烘干、稱量．加入少量CuO的目的是

 

．
（3）用無(wú)水乙醇洗滌潮濕的硫酸亞鐵銨晶體是為了除去晶體表面殘留的水分，不用加熱烘干的原因是

 

．
（4）鑒定所得晶體中含有Fe²⁺、NH₄⁺、SO₄^2-離子的實(shí)驗(yàn)方法不正確的是

 

（填編號(hào)）．
a．取少量樣品于試管，加水溶解，通入適量Cl₂，再加KSCN溶液，觀察現(xiàn)象
b．取少量樣品于試管，加水溶解，加入NaOH溶液，露置于空氣中，觀察現(xiàn)象
c．取少量樣品于試管，加水溶解，加入濃NaOH溶液并加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙置于試管口，觀察試紙顏色的變化
d．取少量樣品于試管，加水溶解，加入鹽酸后再加入BaCl₂溶液，觀察現(xiàn)象
（5）取a克樣品配成500ml溶液，取25.00mL先用稀硫酸酸化，再用bmol?L^-1的酸性重鉻酸鉀（K₂Cr₂O₇）溶液滴定，消耗重鉻酸鉀溶液VmL（已知重鉻酸鉀的還原產(chǎn)物為Cr³⁺離子），請(qǐng)寫(xiě)出重鉻酸鉀溶液與Fe²⁺離子反應(yīng)的離子方程式

 

．用酸性重鉻酸鉀溶液滴定Fe²⁺過(guò)程中操作滴定管的圖示正確的是

 

．

用題中所給數(shù)據(jù)計(jì)算所得樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)鋅比鐵活潑，鋅與鹽酸反應(yīng)比鐵與鹽酸反應(yīng)速率快；根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理是利用鋅的質(zhì)量、密度求出鋅的體積，再利用鋅的體積除以鋅的面積即得鋅鍍層的厚度；
（3）根據(jù)過(guò)濾操作的步驟：過(guò)濾、洗滌、烘干等來(lái)分析；CuO能與鹽酸反應(yīng)生成氯化銅，氯化銅能和鐵反應(yīng)生成銅，此時(shí)銅、鐵和酸能構(gòu)成原電池，從而加快鐵與稀硫酸的反應(yīng)速率；
（4）根據(jù)Fe²⁺的檢驗(yàn)方法：取少量樣品于試管中，加入硫氰酸鉀溶液無(wú)現(xiàn)象，加入氯水溶液變?yōu)檠�紅色或
加入NaOH溶液，先產(chǎn)生白色沉淀，然后變成灰綠色最終變成紅褐色；
NH₄⁺的檢驗(yàn)方法：取少量樣品于試管中，加入濃NaOH溶液并加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙變藍(lán)；
SO₄^2-的檢驗(yàn)方法：取少量樣品于試管，先加入鹽酸后無(wú)現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀；
（5）根據(jù)反應(yīng)中Cr₂O₇^2- 被還原為Cr³⁺，F(xiàn)e²⁺被氧化Fe³⁺，同時(shí)生成水，配平書(shū)寫(xiě)離子方程式；根據(jù)酸性溶液盛放在酸式滴定管中，酸式滴定管滴定操作時(shí)左手控制旋塞，大拇指在管前，食指和中指在后，三指輕拿旋塞柄，手指略微彎曲，向內(nèi)扣住旋塞，避免產(chǎn)生使旋塞拉出的力；根據(jù)方程式Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O計(jì)算出25.00mL溶液中含有的Fe²⁺的物質(zhì)的量，然后求出500ml溶液中含有的Fe²⁺的物質(zhì)的量，最后求出樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

解答：解：（1）鋅比鐵活潑，鋅與鹽酸反應(yīng)比鐵與鹽酸反應(yīng)速率快，所以確定鋅鍍層被除去的標(biāo)志是反應(yīng)速率突然減小（或鐵片表面生成的氣泡突然減少）；實(shí)驗(yàn)的原理：利用鋅的質(zhì)量、密度求出鋅的體積，再利用鋅的體積除以鋅的面積即得鋅鍍層的厚度，鋅的質(zhì)量=鍍鋅鐵片質(zhì)量-純鐵片質(zhì)量，所以不需要的數(shù)據(jù)是鍍鋅鐵片厚度；
故答案為：反應(yīng)速率突然減�。ɑ蜩F片表面生成的氣泡突然減少）；e；
（2）過(guò)濾操作的步驟有：過(guò)濾、洗滌、烘干，所以操作Ⅰ是取出鐵片、洗滌、烘干、稱量；CuO能與鹽酸反應(yīng)生成氯化銅，氯化銅能和鐵反應(yīng)生成銅，此時(shí)銅、鐵和酸能構(gòu)成原電池，從而加快鐵與稀硫酸的反應(yīng)速率，
故答案為：洗滌；加快鐵與稀硫酸的反應(yīng)速率；
（3）采用加熱的方法制取硫酸亞鐵銨，加熱過(guò)程中，硫酸亞鐵銨易失水，且亞鐵離子易被氧氣氧化，從而得不到硫酸亞鐵銨晶體，
故答案為：避免加熱過(guò)程中晶體受熱分解失去結(jié)晶水或被空氣氧化；
（4）a．Fe²⁺的檢驗(yàn)方法：取少量樣品于試管中，加入硫氰酸鉀溶液無(wú)現(xiàn)象，加入氯水溶液變?yōu)檠�紅色，故a錯(cuò)誤；
b．Fe²⁺的檢驗(yàn)方法：取少量樣品于試管中，加入NaOH溶液，先產(chǎn)生白色沉淀，然后變成灰綠色最終變成紅褐色，故b正確；
c．NH₄⁺的檢驗(yàn)方法：取少量樣品于試管中，加入濃NaOH溶液并加熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙變藍(lán)，故c正確；
d．SO₄^2-的檢驗(yàn)方法：取少量樣品于試管，先加入鹽酸后無(wú)現(xiàn)象，再加入BaCl₂溶液，產(chǎn)生白色沉淀，故d正確；
故選：a；
（5）反應(yīng)中Cr₂O₇^2- 被還原為Cr³⁺，F(xiàn)e²⁺被氧化Fe³⁺，同時(shí)生成水，反應(yīng)離子方程式為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
酸性重鉻酸鉀溶液顯酸性，盛放在酸式滴定管中，酸式滴定管滴定操作時(shí)左手控制旋塞，大拇指在管前，食指和中指在后，三指輕拿旋塞柄，手指略微彎曲，向內(nèi)扣住旋塞，避免產(chǎn)生使旋塞拉出的力，所以用酸性重鉻酸鉀溶液滴定Fe²⁺過(guò)程中操作滴定管的圖示正確的是A；
設(shè)25.00mL溶液中含有的Fe²⁺的物質(zhì)的量為Xmol，則
   Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
    1               6
bmol?L^-1×V×10^-3L   Xmol
X=6bV×10^-3mol，即25.00mL溶液中含有的Fe²⁺的物質(zhì)的量為6bV×10^-3mol，則500ml溶液中含有的Fe²⁺的物質(zhì)的量1.2bV×10^-1mol，樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

1.2bV×10-1mol×56g/mol

ag

×100%=

672bV

a

%；
故答案為：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；A；

672bV

a

%；

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了物質(zhì)的除雜與制備，涉及到物質(zhì)的性質(zhì)、離子的檢驗(yàn)，氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)以及滴定實(shí)驗(yàn)等方面的綜合知識(shí)，要求學(xué)生具有分析和解決問(wèn)題的能力，難度較大．