Question

【题目】化合物(NH4)xFey(SO4)m是一种重要的化工原料。某实验小组为探究该物质的组成，进行如下实验：

（1）探究铁元素化合价

A.甲同学认为铁可能只有+3价；

B.乙同学认为铁可能只有+2价；

C.丙同学认为铁的化合价________________________________。

请设计实验，证明丙同学的结论：______________________________________。

（2）三位同学通过实验证明，铁的化合价为+2价。为了进一步探究该化合物的组成，设计了如下实验：

①准确称取4.36g样品，配制成100.00mL溶液A；

②准确量取20.00mL溶液A，用0.0200 mol·L-1的酸性KMnO4标准溶液滴定其中的Fe2+离子，消耗标准溶液的体积为40.00 mL；

③测定NH4+的含量；另取20.00mL溶液A，加入足量的NaOH溶液并充分加热，用100mL0.10 mol/L的稀盐酸吸收，再用0.10mol/LNaOH标准溶液滴定吸收液，消耗NaOH的体积为60mL。

Ⅰ.写出步骤②中发生的离子方程式__________________________________。

Ⅱ.步骤③中，加入NaOH溶液发生的化学反应方程式______________________________；加入的指示剂是_____________________，判断滴定终点的现象为_____________________，若滴定管在使用前未用NaOH标准溶液润洗，测得的NH4+含量将_____________(填“偏高”、“偏低”或“不变”)。Ⅲ. (NH4)xFey(SO4)m的化学简式为_________________________。

Answer 1

【答案】 既有+2价又有+3价 分别取少量待测液于2支试管中，一支加入KSCN溶液，若溶液变红，则存 在Fe3+，另一支加入K3[Fe(CN)6]溶液，若有蓝色沉淀生成则有Fe2+ 5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3+ +Mn2++4H2O (NH4)2Fe2(SO4)3+6NaOH2NH3↑+2H2O+2Fe(OH)2↓+3Na2SO4 甲基橙 加入最后一滴NaOH标准溶液，溶液由红色变为橙色且30s不恢复原来颜色 偏低 (NH4)2Fe2(SO4)3

【解析】试题分析：本题考查物质检验方案的设计，Fe3+、Fe2+的检验，方程式的书写，酸碱中和滴定和误差分析，化学式的确定。

（1）Fe元素常见的化合价有+2价和+3价，甲同学认为铁可能只有+3价，乙同学认为铁可能只有+2价，则丙同学认为铁的化合价既有+2价又有+3价。检验Fe3+用KSCN溶液，检验Fe2+用K3[Fe（CN）6]溶液，要证明丙同学结论的实验设计为：分别取少量待测液于2支试管中，一支加入KSCN溶液，若溶液变红，则存在Fe3+；另一支加入K3[Fe(CN)6]溶液，若有蓝色沉淀生成则有Fe2+。

（2）I.步骤②中用酸性KMnO4溶液滴定Fe2+，酸性KMnO4将Fe2+氧化成Fe3+，KMnO4自身被还原成Mn2+，反应的离子方程式为5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O。

II.根据步骤②和离子反应5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O，20.00mL溶液A中含n（Fe2+）=5n（MnO4-）=50.02mol/L0.04L=0.004mol；根据步骤③，吸收NH3后过量的n（HCl）=n（NaOH）=0.10mol/L0.06L=0.006mol，吸收NH3的n（HCl）=0.10mol/L0.1L-0.006mol=0.004mol，根据反应NH3+HCl=NH4Cl，20.00mL溶液A中含n（NH4+）=n（NH3）=0.004mol；根据电荷守恒n（NH4+）+2n（Fe2+）=2n（SO42-），20.00mL溶液A中n（SO42-）=0.006mol；则n（NH4+）：n（Fe2+）：n（SO42-）=x：y：m=0.004mol：0.004mol：0.006mol=2:2:3，（NH4）xFey（SO4）m的化学简式为（NH4）2Fe2（SO4）3。向溶液A中加入足量NaOH溶液，NH4+、Fe2+都发生反应，反应的化学方程式为（NH4）2Fe2（SO4）3+6NaOH2NH3↑+2Fe（OH）2↓+3Na2SO4+2H2O。由于用盐酸吸收NH3后的溶中的溶质有NH4Cl和过量的HCl，用NaOH溶液滴定过量的HCl，为了防止NH4Cl与NaOH反应，应选用酸性范围内发生颜色变化的指示剂，加入的指示剂是甲基橙。终点的实验现象是：滴入最后一滴NaOH标准溶液，溶液由红色变为橙色且在30s内不恢复原来的颜色。若滴定管在使用前未用NaOH标准溶液润洗，将导致消耗的NaOH溶液体积偏高，过量的HCl偏高，吸收NH3的HCl偏低，测得的NH4+含量将偏低。

III.根据II的计算，（NH4）xFey（SO4）m的化学简式为（NH4）2Fe2（SO4）3。