Question

已知硫酸亚铁铵晶体为浅绿色，易溶于水、不溶于乙醇，在水中的溶解度比FeSO₄和（NH₄）₂SO₄都要小；能水解；具有还原性，但比硫酸亚铁稳定．以下是将绿矾、硫酸铵以相等物质的量混合可制得摩尔盐晶体的流程图．根据下图回答：

（1）为处理废铁屑表面的油污，用10%Na₂CO₃溶液清洗，请用离子方程式表示Na₂CO₃溶液呈碱性的原因：______．
（2）步骤1中采用倾析法分离出铁屑，下列适合用倾析法的有______：
A．沉淀的颗粒较大     B．沉淀容易沉降     C．沉淀呈胶状    D．沉淀呈絮状
（3）步骤2中铁屑过量的目的是（用离子方程式表示）：______．步骤2中溶液趁热过滤的原因是______．
（4）步骤3中，加入（NH₄）₂SO₄固体后，应加热到______时，停止加热．需经过的实验操作包括：______、______、减压过滤（或抽滤）等得到较为______的晶体．
（5）抽滤装置的仪器有：______、______、安全瓶、抽气泵组成．
（6）产品中Fe²⁺的定量分析：
制得的摩尔盐样品中往往含有极少量的Fe³⁺．为了测定摩尔盐产品中Fe²⁺的含量，一般采用在酸性下用KMnO₄标准液滴定的方法．
称取4.0g的摩尔盐样品，溶于水，并加入适量稀硫酸．用0.2mo1/L KMnO₄溶液滴定，当溶液中Fe²⁺ 全部被氧化时，消耗KMnO₄溶液体积 10.00mL．
①请完成滴定过程中发生的离子方程式：
______Fe²⁺+______MnO₄^-+______=______Mn²⁺+______Fe³⁺+______H₂O
②本实验的指示剂______．
A．酚酞    B．甲基橙   C．石蕊   D．不需要
③KMnO₄溶液置于______（酸式、碱式）滴定管中
④终点颜色的变化：______．
⑤产品中Fe²⁺的质量分数为______．
（7）在25℃时，相同物质的量浓度的（NH₄）₂ CO₃、（NH₄）₂SO₄、摩尔盐三种盐溶液a，b，c，其铵根离子浓度由小到大的排列顺序为：______．（用a，b，c回答）

Answer

（1）Na2CO3溶液中CO32-水解使Na2CO3溶液呈碱性．
（2）沉淀的颗粒较大，静止后容易沉降至容器底部，常用倾析法分离．
（3）防止Fe2+被氧化为Fe3+．
步骤2中溶液趁热过滤防止溶液冷却时，硫酸亚铁因析出而损失．
（4）步骤3中，加入（NH4）2SO4固体后，溶液表面出现晶膜时，停止加热，采取蒸发浓缩、冷却结晶方法，通过减压过滤（或抽滤）等得到较为干燥的晶体．
（5）抽滤装置的仪器有布氏漏斗、抽滤瓶、安全瓶、抽气泵等组成．
（6）①Fe2+→Fe3+，铁元素化合价升高1价；MnO4-+→Mn2+，锰元素降低5价，化合价升降最小公倍数为5，故Fe2+系数为5，MnO4- 系数为1，根据元素守恒配平Mn2+与Fe3+系数，根据电荷守恒可知缺项为H+，并确定其系数，进而确定水的系数．
②MnO4-为紫色，当滴入最后一滴KMnO4溶液，紫色不褪去，说明滴定到终点．
③KMnO4溶液具有强氧化性，应放置在酸式滴定管中．
④溶液由无（浅绿）色变为浅紫色，半分钟内不褪色，说明滴定到终点．
⑤根据关系式5Fe2+～MnO4-，计算4g产品中Fe2+的物质的量，进而计算Fe2+的质量，再根据质量分数定义计算．
（7）（NH4）2SO4溶液中只有NH4+水解，（NH4）2 CO3溶液中NH4+、CO32-相互促进水解，摩尔盐溶液中Fe2+，水解呈酸性，抑制NH4+水解，NH4+水解程度越大，NH4+浓度越小．
【解析】
（1）Na2CO3溶液中CO32-水解CO32-+H2OHCO3-+OH-，使Na2CO3溶液呈碱性．
故答案为：CO32-+H2OHCO3-+OH-．
2）沉淀的颗粒较大，静止后容易沉降至容器底部，常用倾析法分离．沉淀呈胶状或絮状，静止后不容易沉降，不能采取倾析法分离．
故选：AB．
（3）Fe2+易被氧化为Fe3+，氧化的Fe3+与Fe发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，防止Fe2+被氧化为Fe3+．
步骤2中溶液趁热过滤防止溶液冷却时，硫酸亚铁因析出而损失．
故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；防止溶液冷却时，硫酸亚铁因析出而损失．
（4）步骤3中，加入（NH4）2SO4固体后，溶液表面出现晶膜时，停止加热，采取蒸发浓缩、冷却结晶方法，通过减压过滤（或抽滤）等得到较为干燥的晶体．
故答案为：溶液表面出现晶膜；蒸发浓缩、冷却结晶、干燥．
（5）抽滤装置一般由布氏漏斗、抽滤瓶、安全瓶、抽气泵等组成．
故答案为：布氏漏斗、抽滤瓶．
（6）①Fe2+→Fe3+，铁元素化合价升高1价；MnO4-+→Mn2+，锰元素降低5价，化合价升降最小公倍数为5，故Fe2++系数为5，MnO4- 系数为1，根据元素守恒可知Mn2+与Fe3+系数分别为1、5，根据电荷守恒可知缺项为H+，H+其系数为2+3×5-[2×5-1]=8，根据H元素守恒可知H2O系数是4，所以反应离子方程式为5Fe2++1MnO4-+8H+=1Mn2++5Fe3++4H2O．
故答案为：5、1、8H+、1、5、4．
②MnO4-为紫色，当滴入最后一滴KMnO4溶液，紫色不褪去，说明滴定到终点，故不需要外加指示剂．
故选：D．
③KMnO4溶液具有强氧化性，强氧化性可以腐蚀橡胶管，使用时通常加酸，故应放置在酸式滴定管中．
故答案为：酸式．
④溶液由无（浅绿）色变为浅紫色，半分钟内不褪色，说明滴定到终点．
故答案为：溶液由无（浅绿）色变为浅紫色，半分钟内不褪色，说明滴定到终点．
⑤令4g产品中Fe2+的物质的量为xmol，则：
5Fe2+～～～～～～MnO4-，
 5                1
 xmol      0.01L×0.2mo1/L                 
所以x==0.01mol．
所以4g产品中Fe2+的质量0.01mol×56g/mol=0.56g．
所以4g产品中Fe2+的质量分数为×100%=14%．
故答案为：14%．
（7）（NH4）2SO4溶液中只有NH4+水解，（NH4）2 CO3溶液中NH4+、CO32-相互促进水解，摩尔盐溶液中Fe2+，水解呈酸性，抑制NH4+水解．三种盐溶液的浓度相同，NH4+水解程度越大，NH4+浓度越小，所以三种盐溶液中NH4+离子浓度由小到大的排列顺序为：（NH4）2 CO3＜（NH4）2SO4＜摩尔盐，即a＜b＜c．
故答案为：a＜b＜c．