Question

【題目】綠礬（FeSO47H2O）硫酸法生產一種稀有金屬產品過程中產出的副產品，產品外觀為淡綠色或淡黃綠色結晶固體．加入適量可調節堿性水中的pH，與水中懸浮物有機結合，并加速沉淀，主要應用于水質凈化和工業廢水處理，同時具有殺菌作用．
（1）98% 1.84g/cm3的濃硫酸在稀釋過程中，密度下降，當稀釋至50%時，密度為1.4g/cm3 ， 50%的硫酸物質的量濃度為（保留兩位小數），50%的硫酸與30%的硫酸等體積混合，混合酸的濃度為（填＞、＜、=“）40%“．
（2）實際生產用20%發煙硫酸（100克發煙硫酸含SO320克）配制稀硫酸，若用SO3nH2O表示20%的發煙硫酸，則n=（保留兩位小數）．
（3）綠礬在空氣中容易被部分氧化為硫酸鐵，現取7.32克晶體溶于稀鹽酸后，加入足量的BaCl2溶液，過濾得沉淀9.32克；再通入112mL（標準狀況）氯氣恰好將Fe2+完全氧化，推測晶體的化學式為 ．
（4）硫酸亞鐵銨[（NH4）2SO4FeSO46H2O]（俗稱莫爾鹽），較綠礬穩定，在分析化學中常用來配制Fe2+的標準溶液，用此Fe2+的標準溶液可以測定剩余稀硝酸的量．現取8.64克Cu2S和CuS的混合物用200mL 2mol/L稀硝酸溶液處理，發生反應如下： 10NO3﹣+3Cu2S+16H+=6Cu2++10NO↑+3SO42﹣+8H2O
8NO3﹣+3CuS+8H+=3Cu2++3SO42﹣+8NO↑+4H2O
剩余的稀硝酸恰好與V mL 2mol/L （NH4）2Fe（SO4）2溶液完全反應．
已知：NO3﹣+3Fe2++4H+=NO↑+3Fe3++2H2O
①V值范圍 ．

Answer 1

【答案】
（1）7.14mol?L﹣1；＞
（2）0.77
（3）FeSO4?Fe2（SO4）3?10H2O
（4）42～60mL
【解析】解：（1）密度為1.4g/cm3、質量分數為50%的硫酸物質的量濃度為： mol/L≈7.14mol/L；假如50%的硫酸與30%的硫酸密度相同，則混合后硫酸的質量分數為40%，由于50%的硫酸的密度大于30%的硫酸，所以混合后溶液中硫酸的質量偏大，硫酸的質量分數大于40%，所以答案是：7.14 molL﹣1；＞；（2）20%發煙硫酸可表示為SO3nH2O，通過整理即為：nH2SO4（1﹣n）SO3 ， 根據20%發煙硫酸中H2SO4和SO3的質量關系可得：98n：80（1﹣n）=（1﹣20%）：20%，解得n=0.77，所以答案是：0.77；（3）硫酸鋇的物質的量為： =0.04mol，即n（FeSO4）+3n（Fe2（SO4）3）=0.04mol，標況下112mL氯氣的物質的量為： =0.005mol，根據反應關系式2Fe2+～Cl2可知，硫酸亞鐵的物質的量為：n（FeSO4）=n（Fe2+）=2n（Cl2）0.01mol，則3n（Fe2（SO4）3）=0.04mol﹣0.01mol=0.03mol，7.32克晶體中結晶水的質量為：m（H2O）=7.32g﹣152g/mol×0.01mol﹣400g/mol×0.01mol=1.8g，結晶水的物質的量為：n（H2O）= =0.1mol，所以綠礬晶體中硫酸亞鐵、硫酸銅、水的物質的量之比為0.01mol：0.01mol：0.1mol=1：1：10，所以晶體的化學式為：FeSO4Fe2（SO4）310H2O，所以答案是：FeSO4Fe2（SO4）310H2O；（4）①硝酸的物質的量為：0.20L×2mol/L=0.4mol，假設固體混合物全部為Cu2S，則n（Cu2S）= =0.054mol，需要是硝酸的物質的量為x，

10NO3﹣+	3Cu2S+	16H+	→	6Cu2++	10NO↑+	3SO42﹣+	8H2O
	3	16
	0.054mol	x

x= =0.288mol，
剩余的硝酸的物質的量為：0.4mol﹣0.288mol=0.112mol，
0.112mol硝酸和（NH4）2Fe（SO4）2溶液完全反應．

NO3﹣+	3Fe2++	4H+	→	NO↑+	3Fe3++	2H2O
	3mol	4
	1×10﹣3VL×2mol/L	0.112mol

解得V=42，假設固體混合物全部為CuS，則n（CuS）= =0.09mol，需要硝酸的物質的量為y，

8NO3﹣+	3CuS+	8H+	→	3Cu2++	3SO42﹣+	8O↑+	4H2O
	3	8
	0.09mol	y

y= =0.24mol
剩余的硝酸的物質的量為：0.4mol﹣0.24mol=0.16mol．
0.112mol硝酸和（NH4）2Fe（SO4）2溶液完全反應．

NO3﹣+	3Fe2++	4H+	→	NO↑+	3Fe3++	2H2O
	3mol	4
	1×10﹣3VL×2mol/L	0.16mol

1×10﹣3VL×2mol/L 0.16mol
解得V=60，
所以V值范圍為：42＜V＜60，
所以答案是：42～60mL．