Question

摩爾鹽[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]在空氣中比一般亞鐵鹽穩定，是化學分析中常用的還原劑．某研究性學習小組用如圖所示的實驗裝置來制取摩爾鹽，實驗步驟如下，回答下列問題：
（1）用30%的NaOH溶液和廢鐵屑（含少量油污、鐵銹、FeS等）混合、煮沸、冷卻、分離，將分離出的NaOH溶液裝入③中．
（2）利用容器②的反應，向容器①中通入氫氣，應關閉活塞

A

，打開活塞

BC

（填字母）．向容器①中通入氫氣的目的是

趕走硫酸銨溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂（或避免Fe²⁺被氧化）

．
（3）待錐形瓶中的鐵屑快反應完時，關閉活塞B、C，打開活塞A，繼續產生的氫氣會將錐形瓶中的硫酸亞鐵（含極少部分未反應的稀硫酸）壓到飽和硫酸銨溶液的底部．在常溫下放置一段時間，試劑瓶底部將結晶出硫酸亞鐵銨．
（4）為了確定產品中亞鐵離子的含量，研究小組用滴定法來測定．若取產品24.50g配成100mL溶液，取出10.00mL用0.1000mol?L^-1KMnO₄酸性溶液滴定，消耗KMnO₄溶液10.00mL．
①試配平反應的離子方程式：

1

MnO₄^-+

5

Fe²⁺+

8

H⁺=

1

Mn²⁺+

5

Fe³⁺+

4

H₂O
②滴定時，將KMnO₄溶液裝在

酸式

（酸式或堿式）滴定管中，判斷反應到達滴定終點的現象為

當溶液變成紫紅色且30s內不褪色

．
③產品中摩爾鹽的質量分數

80%

．

Answer 1

分析：（2）由裝置圖可知，容器②的長導管插入液面以下，氫氣只能從容器②的短導管出來，經過容器③加向容器①中．通入氫氣排盡裝置內空氣，防止Fe²⁺氧化；
（4）①依據氧化還原反應電子守恒、電荷收、原子守恒配平寫出離子方程式：
②高錳酸鉀溶液具有強氧化性，需要裝在酸式滴定管中，滴定終點利用高錳酸鉀溶液呈紫紅色做指示劑指示到終點；
③根據關系式5Fe²⁺～MnO₄^-計算24.50g產品中Fe²⁺的物質的量，由（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O可知Fe²⁺的物質的量等于莫爾鹽的物質的量，再根據m=nM計算莫爾鹽的質量，利用質量分數定義計算．

解答：解：（2）由裝置圖可知，向容器①中通入氫氣，應關閉活塞A，打開活塞B、C．硫酸銨溶液中的溶解O₂，容器①液面上部有O₂，Fe²⁺易被氧化為Fe³⁺，通入氫氣趕走硫酸銨溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺；
故答案為：A；B、C；趕走硫酸銨溶液中的溶解O₂和容器①液面上部的O₂，防止Fe²⁺被氧化為Fe³⁺；
（4）①高錳酸鉀與Fe²⁺的反應是MnO₄^-～Mn²⁺～5e^-；Fe²⁺～Fe3⁺～e^-；依據電子守恒，鐵離子和亞鐵離子前乘5，依據原子守恒和電荷守恒得到反應的離子方程式為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；故答案為：1 5 8 1 5 4；
②高錳酸鉀溶液具有強氧化性，需要裝在酸式滴定管中，滴定終點利用高錳酸鉀溶液呈紫紅色做指示劑指示到終點；
故答案為：酸式； 當溶液變成紫紅色且30s內不褪色；
③假設24.50g產品中Fe²⁺的物質的量為xmol，則：
5Fe²⁺～～～～～～MnO₄^-，
5                 1
xmol  0.01L×0.1000mol/L×10
所以x=

0.01L×0.1000mol/L×10×5

1

=0.05mol．
所以24.50g產品中（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的為0.05mol，
所以24.50g產品中（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質量為0.05mol×392g/mol=19.6g．
所以24.50g產品中（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O的質量分數為

19.6g

24.50g

×100%=80%．
故答案為：80%．

點評：本題以莫爾鹽的制備為載體，考查物質分離提純等有關實驗操作、實驗原理與裝置的理解分析與評價、對催化能力的探究實驗的理解、氧化還原反應滴定應用以計算、以及在新情境下綜合運用知識解決問題的能力等．題目有一定的難度．需學生具有扎實的基礎知識與靈活運用知識解決問題的能力．注意（4）中計算，容易忽略所取溶液體積，為易錯點．