Question

6．鐵明礬[xFeSO₄•yAl₂（SO₄）₃•zH₂O]是一種重要化工原料．其組成可通過下列實驗測定．
①稱取1.8520g 樣品，準確配成100mL溶液A．
②量取25.00mL溶液A，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，過濾、洗滌，干燥至恒重，得到白色固體0.4660g．

③再量取25.00mL溶液A，滴加適量稀硫酸，用0.0100mol•L^-1KMnO₄溶液滴定至終點，生成Mn²⁺，消耗KMnO₄溶液10.00mL．
（1）已知室溫下BaSO₄的K_sp=1.1×10^-10，欲使溶液中c（SO₄^2-）≤1.0×10^-5mol•L^-1，則應保持溶液中c（Ba²⁺）≥1.1×10^-5mol•L^-1．
（2）③中發(fā)生反應的離子方程式為MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，滴定終點的現(xiàn)象是溶液由無色變?yōu)闇\紫色．
（3）通過計算確定樣品的組成（必須寫出計算過程）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)沉淀溶解平衡常數(shù)Ksp=c（SO₄^2-）•c（Ba²⁺ ）來計算；
（2）在酸性環(huán)境下，高猛酸根離子可以將亞鐵離子氧化為三價鐵離子；
（3）根據(jù)高錳酸根離子和亞鐵離子的化學方程式，據(jù)高錳酸根離子的量來確定亞鐵離子的量，根據(jù)元素守恒確定樣品的組成情況．

解答 解：（1）沉淀溶解平衡常數(shù)Ksp=c（SO₄^2-）•c（Ba²⁺ ），c（Ba²⁺ ）=$\frac{Ksp}{c（S{{O}_{4}}^{2-}）}$，當c（SO₄^2-）≤1.0×10^-5 mol•L^-1，所以溶液中c（Ba²⁺ ）≥1.1×10^-5mol/L，故答案為：1.1×10^-5；
（2）在酸性環(huán)境下，高猛酸根離子可以將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，即MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O，當高錳酸鉀稍過量時，溶液由無色變?yōu)闇\紫色；
故答案為：MnO₄^-+5Fe²⁺+8H⁺=Mn²⁺+5Fe³⁺+4H₂O；溶液由無色變?yōu)闇\紫色；
（3）取25.00mL溶液A，加入鹽酸酸化的BaCl₂溶液至沉淀完全，過濾、洗滌，干燥至恒重，得到白色固體0.4660g．根據(jù)硫酸根離子守恒，硫酸根離子的物質(zhì)的量和硫酸鋇的物質(zhì)的量是相等的，即為：$\frac{0.4660g}{233g/mol}$=0.002mol，取25.00mL溶液A，滴加適量稀硫酸，用0.010 0mol•L^-1 KMnO₄溶液滴定至終點，生成Mn²⁺，消耗KMnO₄溶液10.00mL，所以亞鐵離子的物質(zhì)的量為：5×0.01×1×10×10^-3=5×10^-4mol，根據(jù)電荷守恒得：n（Al）=$\frac{1}{3}$[2×0.002mol-2×5.0×10^-4]=1×10^-3mol，根據(jù)質(zhì)量守恒，水的物質(zhì)的量：[1.8520g×$\frac{25ml}{100ml}$-5.0×10^-4mol×56g/mol-1.0×10^-3mol×27g/mol-0.002mol×96g/mol]×$\frac{1}{18}$=1.2×10^-2mol，所以x：y：z=1：1：24，化學式為：FeSO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O；
答：樣品的組成為FeSO₄•Al₂（SO₄）₃•24H₂O．

點評 本題涉及中和滴定、沉淀溶解平衡以及守恒法來確定物質(zhì)的分子式等知識的綜合考查題，要求學生具有分析和解決問題的能力，以及較強的運算能力，題目難度較大．