Question

硫酸亚铁铵晶体[(NH₄)₂Fe(SO₄)₂·6H₂O]是一种稳定的还原剂，常用作分析化学中的滴定剂。某课题组采用下列方案制备该晶体，并对其热稳定性进行了如下实验。

Ⅰ.硫酸亚铁铵晶体的制备:

铁粉FeSO₄溶液结晶硫酸亚铁铵晶体

(1)硫酸浓度过大，反应过快同时会使FeSO₄溶液中混有_____________(填离子符号)。

(2)利用FeSO₄溶液与(NH₄)₂SO₄晶体制备该晶体的化学方程式_____________。

Ⅱ.硫酸亚铁铵晶体的热分解产物探究:该小组同学选用如图所示部分装置进行实验(夹持装备略)。查阅资料:隔绝空气加热至500℃硫酸亚铁铵能完全分解，产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。

(3)点燃A处的酒精灯之前，先打开弹簧夹，通一段时间N₂，其目的是____________。

(4)选用上述部分必要的装置完成下列相应实验，填写横线上的内容。

检验可能产物	装置连接顺序	装置作用	实验现象	实验结论
H2O、NH3	ACBGD	①B的作用______	②C中________； D中__________。	有H2O、NH3
SO2、SO3	③___________	④E中HCl的作用 ___________	E中没有明显现象，F中溶液褪色	⑤___________

(5)为证明热分解完全后残留的固体仅为Fe₂O₃，而不含FeO或Fe₃O₄，需要选用的试剂有__________(选下列字母)；简述利用所选试剂进行实验证明的方案____________。

A.稀硫酸        B.稀硝酸        C.KSCN溶液        D.H₂O₂溶液        E.K₃[Fe(CN)₆]溶液

Answer

Fe3+ FeSO4 +(NH4)2SO4 + 6H2O =(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O 排尽装置内的空气，避免干扰实验 除去硫氧化物 固体变蓝 溶液变红 AGEFB 除去NH3 产物中有SO2，无SO3 ACE 将残留固体溶于稀硫酸，取一份所得溶液加入KSCN溶液变为血红色；另取一份溶液加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成，即可说明上述结论

【解析】

（1）浓硫酸具有强氧化性；

（2）方程式为FeSO4+（NH4）2SO4+6H2O=（NH4）2Fe（SO4）2•6H2O；

（3）因为反应是隔绝空气加热至500℃硫酸亚铁铵能完全分解，那么先通入氮气可将装置内空气排出，后加热A处；

（4）检验H2O用无水硫酸铜，检验NH3用酚酞试液；

检验SO2用品红溶液，检验SO3用HCl和BaCl2混合液；

（5）Fe3+用KSCN检验，Fe2+用K3[Fe(CN)6]检验。

（1）浓硫酸具有强氧化性，能将铁氧化到高价态的Fe3+；答案为Fe3+；

（2）利用FeSO4溶液与(NH4)2SO4晶体制备该晶体的化学方程式FeSO4+(NH4)2SO4+6H2O=(NH4)2Fe（SO4）2•6H2O；答案为FeSO4+（NH4）2SO4+6H2O=（NH4）2Fe（SO4）2•6H2O。

（3）对A装置加热前，先通一段时间N2的目的是排尽装置内的空气，防止氧气干扰；答案为排尽装置内的空气，防止氧气干扰。

（4）①在隔绝空气加热至500℃时硫酸亚铁铵能完全分解，分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等，为了检验氨气和水蒸气，按ACBGD连接好，产物通过装置C中无水硫酸铜变蓝色，则可检验水的存在，通过装置B除去硫氧化物，通过装置D溶液变红色说明生成产物中含氨气；答案为除去硫氧化物，固体变蓝色，溶液变红色。

②为了检验SO2、SO3，按AGFEB连接好，E中HCl是为了除去NH3，避免氨气与二氧化硫气体在溶液中生成亚硫酸铵，产生亚硫酸钡沉淀干扰实验，根据实验现象F溶液褪色，说明有SO2，E中无现象，说明无硫酸钡沉淀生成，无SO3，B装置是尾气吸收，避免污染环境；答案为AGFEB，除去NH3，有SO2无SO3。

(5) 要证明热分解完全后残留的固体仅为Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4 ，因为Fe2O3中铁元素全为+3价，FeO中铁元素全为+2价，Fe3O4中铁元素有+2、+3价，则只需证明此固体中有Fe3+而无Fe2+即可，Fe3+只有氧化性，无还原性，检验方法之一，可用KSCN溶液检验，Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3（红色）；而Fe2+有还原性，检验方法之一可以加入酸性的KMnO4溶液若褪色则证明有Fe2+，反之则无；检验方法之二也可加入K3[Fe(CN)6]溶液，若产生特征蓝色沉淀，则有Fe2+，即3Fe2++2[Fe(CN)6]3-=Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色)；本题提供了试剂K3[Fe(CN)6]溶液，故用它来验证Fe2+；取A中少量残留固体，加入稀硫酸使其完全溶解，取一份所得溶液加入KSCN溶液变为红色，证明有Fe3+存在；另取一份溶液加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成，证明无Fe2+，则残留的固体仅为Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4；答案为ACE，取A中少量残留固体，加入稀硫酸使其完全溶解，取一份所得溶液加入KSCN溶液变为红色，证明有Fe3+；另取一份溶液加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成，证明无Fe2+，残留的固体仅为Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4。