Question

硫酸亞鐵可與等物質的量的硫酸銨生成硫酸亞鐵銨：（NH4）2SO₄?FeSO₄?6H₂O，商品名稱為莫爾鹽，是一種復鹽．一般亞鐵鹽在空氣中易被氧氣氧化，形成復鹽后就比較穩定．與其他復鹽一樣，硫酸亞鐵銨在水中的溶解度比組成它的每一種鹽的溶解度都小，且幾乎不溶于乙醇，利用這一性質可以制取硫酸亞鐵銨晶體．三種鹽的溶解度（單位為g/l00gH₂O）見下表：

溫度℃	FeSO4?7H2O	（NH4）2SO4
10	20.0	73.0	17.2
20	26.5	75.4	21.6
30	32.9	78，0	28.1

實驗用品：10%Na₂CO₃溶液、Fe屑、3mol/LH₂SO₄、（NH4）₂SO₄、蒸餾水、無水乙醇．
實驗步驟流程圖：

請完成以下實驗記錄：
（1）步驟I中處理鐵屑所用試劑為

10%Na₂CO₃溶液

，經處理后的干燥鐵屑質量記為m1；
（2）將稱量好的Fe屑放入錐形瓶中，加入適量3mol/LH₂SO₄溶液，放在水浴中加熱至氣泡量產生較少時為止（有氫氣生成，用明火加熱注意安全）．趁熱過濾，并用少量熱水洗滌錐形瓶及濾紙，將濾液和洗滌液一起轉移至蒸發皿中．將濾紙上的固體常溫干燥后稱重，記為m₂；
（3）稱取一定質量的（NH₄）₂SO₄，加入

3.13（m₁-m₂）

g（用含m1和m2的代數式表示，要求化簡，下同．）水配制成室溫下（ 20℃）的飽和溶液，并將其加入到上面實驗的蒸發皿中，緩緩加熱，濃縮至表面出現結晶薄膜為止．放置冷卻，得到硫酸亞鐵銨的晶體，過濾后用

無水乙醇

洗滌晶體．
（4）稱量生成的硫酸亞鐵銨的質量，理論上為

7（m₁-m₂）

g．

Answer 1

分析：（1）Na₂CO₃溶液中CO₃^2-水解CO₃^2-+H₂OHCO₃^-+OH^-，使Na₂CO₃溶液呈堿性．鐵屑表面有油污，用顯堿性的Na₂CO₃溶液洗去．
（3）由題目可知參加反應的鐵的質量為（m₁-m₂）g，物質的量為

m1-m2

56

mol，根據鐵元素守恒可知，生成FeSO₄的物質的量為

m1-m2

56

mol，由晶體（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O可知，需要（NH₄）₂SO₄的物質的量為

m1-m2

56

mol，進而計算質量，20℃（NH₄）₂SO₄的溶解度為75.4g，根據溶解度計算配成飽和溶液需水的質量．
由信息可知硫酸亞鐵銨幾乎不溶于乙醇，為防止硫酸亞鐵銨損失，不用水洗．用無水乙醇洗滌硫酸亞鐵銨晶體．
（4）根據鐵元素守恒可知，（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的物質的量等于參加反應的鐵的物質的量為

m1-m2

56

mol，在利用m=nM計算．

解答：解：（1）鐵屑表面有油污，將鐵屑在Na₂CO₃溶液中加熱，Na₂CO₃溶液水解顯堿性，可使鐵屑上附著的油污水解而除去．
故答案為：10% Na₂CO₃溶液．
（3）生成FeSO₄的物質的量為

m1-m2

56

mol，所以（NH₄）₂SO₄的物質的量為

m1-m2

56

mol，令配成飽和溶液需水的質量為mg，20℃（NH₄）₂SO₄的溶解度為75.4g，則：

m1-m2

56

mol×132g/mol：mg=75.4g：100g
解得：m=3.13（m₁-m₂）．
得到硫酸亞鐵銨的晶體，硫酸亞鐵銨幾乎不溶于乙醇，為防止硫酸亞鐵銨損失，不用水洗，過濾后用無水乙醇洗滌晶體．
故答案為：3.13（m₁-m₂）；無水乙醇．
（4）理論上（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的物質的量為

m1-m2

56

mol，所以理論上（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質量為：

m1-m2

56

mol×392g/mol=7（m₁-m₂）g．
故答案為：7（m₁-m₂）．

點評：硫酸亞鐵晶體制備實驗為起點，進一步拓展和提升來制備摩爾鹽，以此為載體，考察鹽類水解、溶解度、化學計算、物質分離提純等有關實驗操作以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力．題目難度中等．注意基礎知識的全面掌握．