Question

（15分）硫酸亚铁铵又称莫尔盐，是浅绿色晶体。它在空气中比一般亚铁盐稳定，是常用的Fe²⁺试剂。某实验小组利用工业废铁屑制取莫尔盐，并测定其组成，他们进行了以下实验。

Ⅰ．莫尔盐的制取

（把图中“一定实验步骤”换成“加热蒸发、浓缩结晶”）

请回答下列问题。

（1）废铁屑中含氧化铁，无需在制备前除去，理由是__________________（用离子方程式回答），实验前都需将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸，倾倒出液体，用水洗净铁屑。从以下仪器中选择组装，完成该操作必需的仪器有________（填编号）。

①铁架台    ②玻璃棒    ③广口瓶    ④石棉网    ⑤烧杯    ⑥漏斗   ⑦酒精灯

（2）步骤2中加热方式            （填“直接加热”﹑“水浴加热”或“沙浴”）；必须在铁屑少量剩余时，进行热过滤，其原因是                                    。

II．莫尔盐组成的测定

①将摩尔盐低温烘干后，称取7.84 g加热至100℃失去结晶水，质量变为5.68 g。

②选择下图所示的部分装置连接起来,检查气密性后，将上述5.68g固体放入A装置的锥形瓶中，再向锥形瓶中加入足量NaOH浓溶液，充分吸收产生的气体并测出气体质量为0.68 g。

③向A中加入适量3%的H ₂ O ₂ 溶液，充分振荡后滤出沉淀，洗净、干燥、灼烧后，测得其质量为1.6 g。

根据上述实验回答下列问题。

（3）步骤②中，选择的装置是A接_______接_______（填代号），A装置中未使用分液漏斗的理由是______________。

（4）向锥形瓶中加入NaOH溶液的操作方法是_______；吸收A中产生的气体所用试剂应是_______。实验小组的同学为保证A中产生的气体被完全吸收以准确测量其质量，他们在A中反应停止后再进行的操作是______________。

（5）根据上述实验数据计算，摩尔盐中=_______。

Answer

（15分）

（1）Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O、2Fe3+ + Fe = 3Fe2+ （2分 ） ①②④⑤⑦ （2分 ）

（2）水浴加热（1分 ）防止Fe2+被氧化，同时热过滤可防止硫酸亚铁以晶体形式析出（2分）

（3）C D（1分）NaOH溶液对分液漏斗活塞、旋塞的磨口腐蚀性强（或分液漏斗活塞、旋塞处会被NaOH溶液腐蚀导致粘结）（2分 ）

（4）打开止水夹，缓慢推压注射器活塞 （1分 ） H2SO4溶液 （1分 ） 用注射器向A中注入空气，使装置中的氨气全部进入吸收液（1分 ）

（5）2∶1∶2∶6 （2分）

【解析】

试题分析：（1）废铁屑中含氧化铁，无需在制备前除去，是因为在后续过程中，氧化铁可与硫酸反应生成铁盐和水，铁离子再与Fe反应生成亚铁离子，离子方程式是Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O、2Fe3+ + Fe = 3Fe2+；实验前都需将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸，倾倒出液体，用水洗净铁屑，则应需要铁架台起固定作用，酒精灯加热，烧杯内盛放液体，烧杯不能直接加热，需垫石棉网，用玻璃棒搅拌，加速溶解，所以选择的仪器有①②④⑤⑦；

（2）因为需要的温度为70～75ºC，所以需要水浴加热，便于控制温度；必须在铁屑少量剩余时，进行热过滤，因为亚铁离子易被氧化为铁离子，Fe单质的存在，可防止亚铁离子被氧化；若冷却后过滤，则易形成硫酸亚铁晶体，导致莫尔盐的产率降低；

（3）步骤②操作的目的是吸收产生的氨气，所以氨气被硫酸吸收前应先干燥，所以A接C，然后再被硫酸吸收，则C接D；该实验不用分液漏斗的原因是分液漏斗的活塞和旋塞处都是磨口，易与氢氧化钠反应生成粘性很大的硅酸钠，所以不用分液漏斗；

（4）向锥形瓶中加入氢氧化钠时，先打开止水夹，缓慢推压注射器活塞；氨气溶于水显碱性，所以最好是用硫酸溶液吸收；为确保产生的氨气全部被硫酸溶液吸收，应继续推注射器，向A中注入空气，使装置中的氨气全部进入吸收液；

（5）根据题意，可知莫尔盐中，铵根离子的物质的量是0.68g/17g/mol=0.04mol，加入氢氧化钠、过氧化氢后生成氢氧化铁沉淀，过滤、洗涤、干燥、灼烧后得到氧化铁，则莫尔盐中亚铁离子的物质的量是1.6g/160g/mol×2=0.02mol，晶体中水的物质的量是（7.84-5.68）g/18g/mol=0.12mol，则硫酸根离子的物质的量是（5.68g-0.04mol×18g/mol-0.02mol×56g/mol）/96g/mol=0.04mol，所以摩尔盐中n（NH4+）:n（Fe2+）:n（SO42-）:n（H2O）=0.04:0.02:0.04:0.12=2:1:2:6。

考点：考查对实验流程的分析，物质化学式的判断，实验操作的判断