Question

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

請回答下列問題：
（1）確定鋅鍍層被除去的標(biāo)志是

 

．
計算上述鐵片鋅鍍層的厚度，不需要的數(shù)據(jù)是

 

（填編號）．
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-離子的實驗方法不正確的是

 

（填編號）．
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），請寫出重鉻酸鉀溶液與Fe²⁺離子反應(yīng)的離子方程式

 

．用酸性重鉻酸鉀溶液滴定Fe²⁺過程中操作滴定管的圖示正確的是

 

．

用題中所給數(shù)據(jù)計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)實驗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)過濾操作的步驟：過濾、洗滌、烘干等來分析；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⁺的檢驗方法：取少量樣品于試管中，加入硫氰酸鉀溶液無現(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⁺的檢驗方法：取少量樣品于試管中，加入濃NaOH溶液并加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙變藍(lán)；
SO₄^2-的檢驗方法：取少量樣品于試管，先加入鹽酸后無現(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⁺，同時生成水，配平書寫離子方程式；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）；實驗的原理：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)速率突然減小（或鐵片表面生成的氣泡突然減少）；e；
（2）過濾操作的步驟有：過濾、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⁺的檢驗方法：取少量樣品于試管中，加入硫氰酸鉀溶液無現(xiàn)象，加入氯水溶液變?yōu)檠�紅色，故a錯誤；
b．Fe²⁺的檢驗方法：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⁺的檢驗方法：取少量樣品于試管中，加入濃NaOH溶液并加熱，用濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙變藍(lán)，故c正確；
d．SO₄^2-的檢驗方法：取少量樣品于試管，先加入鹽酸后無現(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

%；

點評：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，氧化還原反應(yīng)方程式的書寫以及滴定實驗等方面的綜合知識，要求學(xué)生具有分析和解決問題的能力，難度較大．