Question

10．某小組以廢鐵屑、稀硫酸、飽和（NH₄）₂SO₄溶液為原料，經(jīng)過一系列反應(yīng)和操作后，合成了淺藍(lán)綠色晶體X．為確定其組成，進(jìn)行如下實驗．
I．結(jié)晶水的測定：稱取7.84g淺藍(lán)綠晶體，加熱至100℃失去結(jié)晶水，冷卻至室溫
后，稱重，質(zhì)量為5.68g．
Ⅱ．NH₄⁺的測定：將上述5.68g固體置于如圖所示的三頸瓶中，然后逐滴加入足量10% NaOH溶液，通入氮氣，用40.00mL l mol•L^-1的硫酸溶液吸收產(chǎn)生氨氣．蒸氨結(jié)束后取下接收瓶，用2mol•L^-1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的硫酸，到終點時消耗20.00mLNaOH溶液．
Ⅲ．鐵元素的測定：將上述實驗結(jié)束后三頸瓶中的溶液全部倒入錐形瓶中，向其中加入適量3%H₂O₂的溶液，充分振蕩后濾出沉淀，洗凈、干燥、灼燒后；測得其質(zhì)量為1.6g． 回答下列問題：
（1）在實驗I中，不可能用到的實驗儀器是AD（填正確答案標(biāo)號）．
A．燒杯    B．鐵架臺（帶鐵圈）    C．坩堝     D．蒸發(fā)皿
E．酒精燈    F．干燥器    G．托盤天平
（2）在實驗Ⅱ中，通入氮氣的目的是將溶液中的氨全部蒸出．蒸氨結(jié)束后，為了減少實驗誤差，還需要對直形冷凝管進(jìn)行“處理”，“處理”的操作方法是用蒸餾水沖洗冷凝管裝置2-3次，洗滌液并入錐形瓶中．
（3）在實驗Ⅱ中，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過剩的硫酸時，應(yīng)使用堿式滴定管；可使用的指示劑為酚酞（或甲基紅）．
（4）在實驗中，檢驗沉淀是否洗凈的方法是取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗凈．
（5）根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)計算，該淺藍(lán)綠晶體的化學(xué)式為FeSO₄•（NH₄）₂SO₄•6H₂O或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O．三頸瓶中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗步驟中的各步操作，確定所需的實驗儀器；
（2）實驗Ⅱ的目的是測定銨根離子的含量，銨根離子含量根據(jù)氨氣的量測定，將氨氣全部趕出需通入氮氣，蒸氨結(jié)束后用蒸餾水沖洗冷凝管裝置2-3次，洗滌液并入錐形瓶中，保證生成的氨氣全部進(jìn)入錐形瓶中與硫酸反應(yīng)；
（3）堿只能盛放在堿式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中；NaOH溶液和H₂SO₄溶液恰好反應(yīng)后呈中性，可以選擇酸性或堿性變色范圍內(nèi)的指示劑；
（4）溶液中存在硫酸銨，可用硝酸酸化的硝酸鋇溶液檢驗最后一次洗滌液中是否存在硫酸根離子，以判斷沉淀是否洗凈；
（5）7.84g淺藍(lán)綠晶體，加熱后，稱重，質(zhì)量為5.68g，根據(jù)質(zhì)量差求出水的質(zhì)量及其物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)式2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O求出剩余硫酸的物質(zhì)的量，根據(jù)反應(yīng)式2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄求出與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量，據(jù)此求出與硫酸反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，測得其質(zhì)量為1.6g為氧化鐵，根據(jù)以上所求數(shù)據(jù)得出n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（（SO₄^2-）：n（H₂O）=2：1：2：6，據(jù)此求出該淺藍(lán)綠晶體的化學(xué)式，亞鐵離子和銨根離子和氫氧根反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，據(jù)此書寫離子反應(yīng)方程式．

解答 解：（1）結(jié)晶水的測定：稱量需要托盤天平（G），加熱需要酒精燈（E）、坩堝（C）、鐵架臺帶鐵圈（B）、玻璃棒、干燥時需干燥器（F）等，無須用燒杯（A）、蒸發(fā)皿（D），
故答案為：AD；
（2）實驗Ⅱ的目的是測定銨根離子的含量，通過銨根離子和堿反應(yīng)生成的氨氣的量測定，NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O，根據(jù)將氨氣全部趕出，減小誤差需通入氮氣，蒸氨結(jié)束后用蒸餾水沖洗冷凝管裝置2-3次，洗滌液并入錐形瓶中，目的保證生成的氨氣全部進(jìn)入錐形瓶中與硫酸反應(yīng)，
故答案為：將溶液中的氨全部蒸出；用蒸餾水沖洗冷凝管裝置2-3次，洗，滌液并入錐形瓶中；
（3）堿只能盛放在堿式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，所以用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液確定過剩的H₂SO₄時，應(yīng)使用堿式滴定管盛放NaOH溶液；NaOH溶液和硫酸溶液恰好反應(yīng)后呈中性，可以選擇酸性或堿性變色范圍內(nèi)的指示劑，甲基紅為酸性變色指示劑、酚酞為堿性變色指示劑，所以可以選取甲基紅或酚酞作指示劑，
故答案為：堿；酚酞（或甲基紅）；
（4）溶液中存在硫酸銨，若未洗凈，加入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，有白色沉淀生成，所以檢驗沉淀是否洗凈的方法是：取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗凈，
故答案為：取最后一次洗滌液于試管中，滴入1-2滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無白色沉淀生成，則說明沉淀已經(jīng)洗凈；
（5）由題給數(shù)據(jù)可知7.84g摩爾鹽中m（H₂O）=7.84g-5.68g=2.16g，n（H₂O）=$\frac{2.16g}{18g/mol}$=0.12mol，
消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量是n=cv=lmol•L^-1×40.00mL=0.04mol，則根據(jù)反應(yīng)式2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O可知：剩余硫酸的物質(zhì)的量是2mol•L^-1×20.00mL×$\frac{1}{2}$=0.02mol，則根據(jù)反應(yīng)式2NH₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄可知：與氨氣反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量是0.04mol-0.02mol=0.02mol，則與硫酸反應(yīng)的氨氣的物質(zhì)的量是0.02mol×2=0.04mol，生成的m（NH₃）=0.68g，2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，測得其質(zhì)量為1.6g為氧化鐵，m（Fe₂O₃）=1.6g，n（Fe₂O₃）=$\frac{1.6g}{160g/mol}$=0.01mol，則m（NH₄⁺）=0.04mol×18g/mol=0.72g，m（Fe²⁺）=0.02mol×56g/mol=1.12g，則m（SO₄^2-）=7.84g-2.16g-0.72g-1.12g=3.84g，n（SO₄^2-）=$\frac{3.84g}{96g/mol}$=0.04mol，所以n（NH₄⁺）：n（Fe²⁺）：n（（SO₄^2-）：n（H₂O）=0.04mol：0.02mol：0.04mol：0.12mol=2：1：2：6，該淺藍(lán)綠晶體的化學(xué)式為FeSO₄•（NH₄）₂ SO₄•6H₂O 或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O，三頸瓶中亞鐵離子和銨根離子和氫氧根反應(yīng)生成氫氧化亞鐵，反應(yīng)為：2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O，
故答案為：FeSO₄•（NH₄）₂ SO₄•6H₂O 或（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O；2NH₄⁺+Fe²⁺+4OH^-=Fe（OH）₂↓+2NH₃↑+2H₂O．

點評 本題主要考查了晶體組成的測定，同時考查了實驗知識，主要是實驗過程分析判斷，質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測定，熟練基本實驗操作和掌握物質(zhì)組成的測定方法，弄清實驗原理是解題的關(guān)鍵，題目難度中等．