Question

【題目】工業廢棄物的資源化回收再利用，可以更大限度地發揮原材料的價值。某教師在指導學生做研究性學習時，擬利用廢鐵屑在實驗室制備FeSO4溶液，再與等物質的量的(NH4)2SO4反應，制備補血劑硫酸亞鐵銨晶體[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O，相對分子質量為392]。硫酸亞鐵銨晶體比一般亞鐵鹽穩定，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，用如圖所示裝置制備FeSO4溶液。保持溫度70~80℃，適當添加水以補充被蒸發掉的水分，并控制溶液的pH，至反應無明顯氣泡產生，停止加熱，過濾，稱量殘留固體質量。

①反應過程中會產生少量H2S、PH3等氣體，需使用封閉裝置。寫出用CuSO4溶液吸收H2S氣體的化學反應方程式：____________________________

②反應過程中使用過量鐵粉的目的是____________________________

(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。

實驗中，需對過濾出產品的母液(pH<1)進行處理。室溫下，分別取母液并向其中加入指定物質，反應后的溶液中主要存在的一組離子正確的是_____ (填序號)。

A.通入過量Cl2：Fe2+、H+、NH4+、Clˉ、SO42ˉ

B.加入過量KSCN溶液：K+、NH4+、Fe3+、SO42ˉ、SCNˉ

C.加入過量NaOH溶液：Na+、Fe2+、NH4+、SO42ˉ、OHˉ

D.加入過量NaClO和NaOH的混合溶液：Na+、SO42ˉ、Clˉ、ClOˉ、OHˉ

(4)產品純度測定：稱取ag產品溶于水，配制成500mL溶液，取25.00mL待測液，用濃度為cmol·L-1的酸性KMnO4溶液滴定。重復上述操作2次實驗結果如下：

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

有同學提出，測定產品中SO42ˉ的含量也可測定產品的純度，請補充完整實驗方案：稱取約0.4g樣品，溶于70mL水，__________________________________________________，將沉淀移入坩堝，灼燒至恒重，記錄數據(實驗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，過濾，洗滌沉淀，直至濾液滴加AgNO3溶液不出現渾濁

【解析】

（2）①實驗室用CuSO4溶液吸收H2S氣體，生成硫酸和硫化銅；

②鐵粉具有還原性，反應過程中使用過量鐵粉的目的是避免Fe2+被氧化為Fe3+；

（3）根據離子共存的判斷方法進行解析；

（4）第一次與第二次、第三次相差較大，忽略不計，消耗高錳酸鉀溶液的體積為（25.02+24.98）/2mL=25mL，根據離子反應方程式進行計算；測定產品中SO42ˉ的含量也可測定產品的純度，具體實驗方案為：稱取約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，過濾，洗滌沉淀，直至濾液滴加AgNO3溶液不出現渾濁，將沉淀移入坩堝，灼燒至恒重，記錄數據。

（2）①實驗室用CuSO4溶液吸收H2S氣體，生成硫酸和硫化銅，化學反應方程式為：CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4，故答案為CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4。

②鐵粉具有還原性，反應過程中使用過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.通入過量Cl2，溶液中的Fe2+不能大量共存，且主要存在的離子應包括ClO-，故A錯誤；

B.加入過量KSCN溶液，溶液中的Fe3+與SCNˉ不能大量共存，故B錯誤；

C.加入過量NaOH溶液，溶液中的Fe2+與NH4+均不能大量存在，故C錯誤；

D.加入過量NaClO和NaOH的混合溶液，H+與OHˉ發生中和反應生成水，NH4+以NH3的形式逸出，Fe2+先轉化為Fe3+，（2Fe2++ClO-+H2O=2Fe3++Cl-+2OH-），再以Fe(OH)3的形式除去，則反應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）因為第一次與第二次、第三次相差較大，忽略不計，消耗高錳酸鉀溶液的體積為（25.02+24.98）/2mL=25mL，根據離子反應方程式，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，所以該產品的質量分數=2.5c×392/a×100%=980c/a×100%，

測定產品中SO42ˉ的含量也可測定產品的純度，具體實驗方案為：稱取約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，過濾，洗滌沉淀，直至濾液滴加AgNO3溶液不出現渾濁，將沉淀移入坩堝，灼燒至恒重，記錄數據；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，過濾，洗滌沉淀，直至濾液滴加AgNO3溶液不出現渾濁。