Question

(11分) 硫酸鐵銨[aFe2(SO4) 3·b(NH4) 2SO4·cH2O]廣泛用于城鎮(zhèn)生活飲用水、工業(yè)循環(huán)水的凈化處理等。某化工廠以硫酸亞鐵（含少量硝酸鈣）和硫酸銨為原料，設(shè)計(jì)了如下工藝流程制取硫酸鐵銨。

請回答下列問題：

（1）操作甲、乙的名稱分別是：甲______________，乙___________________。

（2）下列物質(zhì)中最適合的氧化劑B是 ；使用過程中分多次添加適量的氧化劑原因是

a．NaClO b．H2O2 c．KMnO4 d．K2Cr2O7

（3）上述流程中，用足量最適合的氧化劑B氧化之后和加熱蒸發(fā)之前，需取少量檢驗(yàn)Fe2+是否已全部被氧化，所加試劑為 （寫名稱）。能否用酸性的KMnO4溶液？理由是： 。（可用文字或方程式說明）

（4）稱取14.00 g所得樣品，將其溶于水配制成100 mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到2.14 g沉淀；向另一份溶液中加入0.05 mol Ba (NO3)2溶液，恰好完全反應(yīng)。則該硫酸鐵銨的化學(xué)式為________________(寫出計(jì)算過程)

 

Answer 1

共11分

（1）冷卻結(jié)晶(1分，結(jié)晶無分)；常溫晾干(1分，干燥無分)

（2）b(1分)；反應(yīng)放熱，使未反應(yīng)的H2O2分解，造成浪費(fèi)(2分)

（3）鐵氰化鉀溶液(1分) 不能，因?yàn)檫^氧化氫和二價(jià)鐵離子均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色(2分)

（4）(共3分)加入氫氧化鈉得到2.14 g沉淀為氫氧化鐵，所以n(Fe)＝；向另一份溶液中加入0.05 mol Ba (NO3)2溶液，恰好完全反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，因此n(SO42－)＝ 0.05 mol ；(1分)

所以Fe2(SO4)3為0.01 mol，(NH4)2SO4為0.02 mol ，此時(shí)質(zhì)量為：0.01 mol ×400g/mol＋0.02 mol ×132g/mol＝6.64g，(1分)

每一份溶液中水的質(zhì)量為：7.00g－6.64g＝0.36g,n(H2O)＝0.02 mol，因此該硫酸鐵銨的化學(xué)式為：Fe2(SO4)3·2(NH4)2SO4·2H2O(1分)

【解析】

試題分析：原料中加入硫酸酸化，可生成硫酸鈣沉淀，減壓過濾后加入過氧化氫氧化可生成硫酸鐵，加入硫酸銨，在80℃下反應(yīng)可生成硫酸鐵銨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨。

（1）在80℃下反應(yīng)可生成硫酸鐵銨，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌，最后經(jīng)常溫晾曬可到純凈的硫酸鐵銨，溫度不能過高，防止分解。

（2）如果使用NaClO、KMnO4、K2Cr2O7做氧化劑，所得還原產(chǎn)物為雜質(zhì)，如果H2O2做氧化劑，還原產(chǎn)物為H2O，不產(chǎn)生新的雜質(zhì)，故b項(xiàng)正確；該氧化還原反應(yīng)為放熱反應(yīng)，如果一次加入過多的H2O2，反應(yīng)放熱，使未反應(yīng)的H2O2分解，造成浪費(fèi)。

（3）鐵氰化鉀與Fe2+反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀，所以使用鐵氰化鉀溶液檢驗(yàn)Fe2+；KMnO4為強(qiáng)氧化劑，不僅能氧化Fe2+，還能氧化H2O2，所以過氧化氫和二價(jià)鐵離子均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故不能使用酸性KMnO4,。

（4）稱取14.00g樣品，將其溶于水配置成100mL溶液，分成兩等份，向其中一份中加入足量NaOH溶液，過濾洗滌得到2.14g沉淀，應(yīng)為Fe（OH）3，n（Fe（OH）3）=2.14g÷107g/mol=0.02mol，向另一份溶液中加入0.05mol Ba（NO3）2溶液，恰好完全反應(yīng)，則n（SO42-）=0.05mol，所以14.00g樣品中含有Fe2（SO4）30.02mol，n（SO42-）為0.1mol，則（NH4）2SO4為0.1mol-0.02mol×3=0.04mol，則m（H2O）=14.00g-0.02mol×400g/mol-0.04mol×132g/mol=0.72g，n（H2O）=0.72g÷18g/mol=0.04mol，n（Fe2（SO4）3）：n（（NH4）2SO4）：n（H2O）=0.02：0.04：0.04=1：2：2，

所以化學(xué)式為Fe2（SO4）3?2（NH4）2SO4?2H2O。

考點(diǎn)：本題考查化學(xué)流程的分析、物質(zhì)的分離、提純制備