Question

某活动小组利用废铁屑(含少量S等元素)为原料制备硫酸亚铁铵晶体[(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O]，设计如图所示装置(夹持仪器略去)。

称取一定量的废铁屑于锥形瓶中，加入适量的稀硫酸，在通风橱中置于50~60°C热水浴中加热.充分反应。待锥形瓶中溶液冷却至室温后加入氨水，使其反应完全，制得浅绿色悬浊液。

(1)在实验中选择50~60° C热水浴的原因是___________

(2)装置B的作用是______________；KMnO₄溶液的作用是______________。

(3)若要确保获得浅绿色悬浊液，下列不符合实验要求的是_________(填字母)。

a.保持铁屑过量         b. 控制溶液呈强碱性          c.将稀硫酸改为浓硫酸

(4)检验制得的(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O中是否含有Fe³⁺的方法：将硫酸亚铁铵晶体用加热煮沸过的蒸馏水溶解，然后滴加_______(填化学式)。

(5)产品中杂质Fe³⁺的定量

①配制Fe³⁺浓度为0.1 mg/mL的标准溶液100 mL。称取______ (精确到0.1)mg高纯度的硫酸铁铵[(NH₄)Fe(SO₄)₂·12H₂O]，加入20.00 mL经处理的去离子水。振荡溶解后，加入2 mol·L^-1HBr溶液1mL和1mol·L^-1KSCN溶液0.5mL，加水配成100mL溶液。

②将上述溶液稀释成浓度分别为0.2、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0(单位：mg·L^-1)的溶液。分别测定不同浓度溶液对光的吸收程度(吸光度)，并将测定结果绘制成如图所示曲线。取硫酸亚铁铵产品，按步骤①配得产品硫酸亚铁铵溶液10mL，稀释至100mL，然后测定稀释后溶液的吸光度，两次测得的吸光度分别为0.590、0.610，则该兴趣小组所配产品硫酸亚铁铵溶液中所含Fe³⁺浓度为_______mg·L^-1。

(6)称取mg产品，将产品用加热煮沸的蒸馏水溶解，配成250mL溶液，取出100mL放入锥形瓶中，用cmol·L^-1KMnO₄溶液滴定，消耗KMnO₄溶液VmL，则硫酸亚铁铵晶体的纯度为_____ (用含c、V 、m的代数式表示)。

Answer

使受热均匀，加快反应速率，防止温度过高，氨水挥发过多，原料利用率低 防止液体倒吸进入锥形瓶 吸收氨气、硫化氢等杂质气体，防止污染空气 bc KSCN 86.1 85

【解析】

A中稀硫酸与废铁屑反应生成硫酸亚铁、氢气，还有少量的硫化氢气体，滴加氨水，可生成硫酸亚铁铵，B导管短进短出为安全瓶，避免倒吸，C用于吸收硫化氢等气体，避免污染环境，气囊可以吸收氢气。

（1）水浴加热的目的是控制温度，加快反应的速率，同时防止温度过高，氨水挥发过多，原料利用率低，故答案为：使受热均匀，加快反应速率，防止温度过高，氨水挥发过多，原料利用率低；

（2）B装置短进短出为安全瓶，可以防止液体倒吸进入锥形瓶；由于铁屑中含有S元素，因此会产生H2S，同时氨水易挥发，因此高锰酸钾溶液(具有强氧化性)吸收这些气体，防止污染空气，吸收氨气、硫化氢等杂质气体，防止污染空气，故答案为：防止液体倒吸进入锥形瓶；吸收氨气、硫化氢等杂质气体，防止污染空气；

（3）由于Fe2+易被氧化，所以为防止其被氧化，铁屑应过量，同时为抑制Fe2+的水解，所以溶液要保持强酸性，浓硫酸常温下会钝化铁，故答案为：bc；

（4）检验铁离子常用KSCN溶液，故答案为：KSCN；

（5）①在Fe3+浓度为1.0mg/mL的标准溶液100mL中，m（Fe3+）=0.1mg/mL×100mL=10.0mg，依据关系式Fe3+～（NH4）Fe（SO4）2•12H2O得：m[（NH4）Fe（SO4）2•12H2O]=10.0mg×=86.1mg，故答案为：86.1；

②两次测定所得的吸光度分别为0.590、0.610，取其平均值为0.600，从吸光度可以得出浓度为8.5 mg/L，又因配得产品溶液10mL，稀释至100 mL，故原产品硫酸亚铁铵溶液中所含Fe3+浓度为：8.5mg/L×=85mg/L，故答案为：85；

（6）滴定过程中Fe2+被氧化成Fe3+，化合价升高1价，KMnO4被还原生成Mn2+，所以有数量关系5 Fe2+~ KMnO4，所以n[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]=V×10-3L×cmol·L-1×5×=12.5Vc10-3mol，则硫酸亚铁铵晶体的纯度为×100%=；故答案为：。