Question

【题目】黄铁矾法是硫酸体系中除铁的常用方法，黄铵铁矾是黄铁矾中的一种[化学式可表示为(NH4)xFey(SO4)z(OH)w，摩尔质量为480 g·mol－1]。

(1) 除去MnSO4酸性溶液中的Fe2＋可向溶液中加入MnO2，充分搅拌，然后用氨水调节溶液的pH为1～3，升温到95 ℃，静置即可形成黄铵铁矾沉淀。MnO2氧化Fe2＋的离子方程式为_______________________，静置形成黄铵铁矾过程中溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2) 依据下列实验和数据可确定黄铵铁矾的化学式。

①称取黄铵铁矾2.400 g，加入足量NaOH溶液充分反应后过滤，向滤液中加入足量盐酸酸化的BaCl2溶液，得到沉淀2.330 g。

②Mim Ristic等曾对黄铵铁矾进行热分解实验，其结果可用下图热重曲线表示(已知：黄铵铁矾在300 ℃前分解释放的物质为H2O，300～575 ℃之间只有NH3·H2O放出，此时残留固体只存在Fe、O、S三种元素，670 ℃以上得到的是纯净的红棕色粉末)。

根据以上实验及图中数据确定黄铵铁矾的化学式______________(写出计算过程)。

Answer 1

【答案】MnO2＋4H＋＋2Fe2＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O 减小 由z＝ =2

y＝ ＝3

18 g·mol－1×x＋56 g·mol－1×3＋96 g·mol－1×2＋17 g·mol－1×w＝480 g·mol－1

由化合价代数和为0∶x×(＋1)＋3×(＋3)＋2×(－2)＋w×(－1)＝0

解得：x＝1，w＝6

[或 ，减少的必为NH3和H2O，即每480 g黄铵铁矾受热分解，此阶段中释放1 mol NH3和0.5 mol H2O，推得x＝1

由电荷守恒：x＋3y＝2z＋w，w＝6]

化学式为NH4Fe3(SO4)2(OH)6

【解析】

(1) MnO2氧化Fe2＋生成Fe3＋和Mn2＋， 离子方程式为 MnO2＋4H＋＋2Fe2＋===Mn2＋＋2Fe3＋＋2H2O，静置形成黄铵铁矾过程中消耗OH-，溶液的pH减小；

(2) 由z＝ =2

y＝ ＝3

18 g·mol－1×x＋56 g·mol－1×3＋96 g·mol－1×2＋17 g·mol－1×w＝480 g·mol－1

由化合价代数和为0∶x×(＋1)＋3×(＋3)＋2×(－2)＋w×(－1)＝0

解得：x＝1，w＝6

[或 ，减少的必为NH3和H2O，即每480 g黄铵铁矾受热分解，此阶段中释放1 mol NH3和0.5 mol H2O，推得x＝1

由电荷守恒：x＋3y＝2z＋w，w＝6]

化学式为NH4Fe3(SO4)2(OH)6