Question

【题目】某小组以废铁屑、稀硫酸、饱和(NH4)2SO4溶液为原料，经过一系列反应和操作后，合成了浅蓝绿色晶体X。为确定其组成，进行如下实验：

Ⅰ.结晶水的测定：称取7.84 g浅蓝绿色晶体，加热至100 ℃失去结晶水，冷却至室温后，称重，质量为5.68 g。

Ⅱ.NH4+的测定：将上述5.68 g固体置于如图所示的三颈瓶中，然后逐滴加入足量10%的NaOH溶液，通入氮气，用40.00 mL 1 mol·L－1的硫酸溶液吸收产生的氨气。吸收氨气结束后取下接收瓶，用2 mol·L－1NaOH标准溶液滴定过剩的硫酸，到终点时消耗20.00 mL NaOH溶液。

Ⅲ.铁元素的测定：将上述实验结束后三颈瓶中的溶液全部倒入锥形瓶中，向其中加入适量3%的H2O2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。回答下列问题：

（1）在实验Ⅰ中，不可能用到的实验仪器是_____(填正确答案标号)。

A．烧杯 B．铁架台(带铁圈) C．坩埚 D．蒸发皿 E．酒精灯 F．干燥器 G．托盘天平

（2）在实验Ⅱ中，通入氮气的目的是____________。吸收氨气结束后，为了减少实验误差，还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法是_______________。

（3）在实验Ⅱ中，用NaOH标准溶液滴定过剩的硫酸时，应使用_______式滴定管；可使用的指示剂为_______________。

（4）在实验中，检验沉淀是否洗净的方法是____________________。

（5）根据上述实验数据计算，该浅蓝绿色晶体的化学式为________。三颈瓶中发生反应的离子方程式为_____________________________。

Answer 1

【答案】AD使溶液中的氨全部逸出用蒸馏水冲洗冷凝管装置2～3次，洗涤液并入锥形瓶中碱酚酞(或甲基橙)取最后一次洗涤液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗净FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O或(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O或(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O2NH4++Fe2++4OH－＝Fe(OH)2↓+2NH3↑+2H2O

【解析】

（1）结晶水的测定，称量需要托盘天平，加热需要酒精灯、坩埚、铁架台、玻璃棒，干燥时需要干燥器等，无须使用烧杯和蒸发皿，答案选AD。

（2）实验Ⅱ的目的是测定铵根离子的含量，通过铵根离子和碱反应生成氨气的量测定，将氨气全部赶出，为减小误差需要通入氮气使溶液中的氨全部逸出。由于冷凝管中还有残留的液体，因此吸收氨气结束后，为了减少实验误差，还需要对直形冷凝管进行“处理”，“处理”的操作方法是用蒸馏水冲洗冷凝管装置2～3次，洗涤液并入锥形瓶中。

（3）碱只能盛放在碱式滴定管中，酸性溶液只能盛放在酸式滴定管中，所以用氢氧化钠标准溶液确定过剩的硫酸时，应使用碱式滴定管盛放氢氧化钠溶液。氢氧化钠和硫酸溶液反应后显中性，可以选择酸性或碱性变色范围内的指示剂，所以可以选择酚酞(或甲基橙)。

（4）溶液中存在硫酸铵，若未洗净，加入1～2滴稀硝酸，在滴入硝酸钡溶液，有白色沉淀生成，所以检验沉淀是否洗净的方法是：取最后一次洗涤液于试管中，滴入1～2滴稀硝酸，再滴入硝酸钡溶液，若无白色沉淀生成，则说明沉淀已经洗净。

（5）由题中数据可知7.84g摩尔盐中，水的质量为7.84g－5.68g＝2.16g，物质的量为2.16g÷18g/mol＝0.12mol，消耗氢氧化钠的物质的量为0.04mol，则根据反应式可知剩余硫酸的物质的量为0.02mol，则根据氨气与硫酸的反应分析，与氨气反应的硫酸的物质的量为0.04mol－0.02mol＝0.02mol，则与硫酸反应的氨气的物质的量为0.02mol×2＝0.04mol，生成的氨气的质量为0.68g，氧化铁的质量为1.6g，氧化铁的物质的量为0.01mol，铵根离子的质量为0.04mol×18g/mol＝0.72g，亚铁离子的质量为0.02mol×56g/mol＝1.12g，则硫酸根离子的质量为7.84g－2.16g－0.72g－1.12g＝3.84g，物质的量为3.84g÷96g/mol＝0.04mol，所以铵根离子：亚铁离子：硫酸根离子：水的物质的量之比为＝0.04:0.02:0.04:0.12＝2:1:2:6，则该晶体的化学式为：FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O或(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O或(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O；三颈烧瓶中亚铁离子、铵根离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁、氨气和水，离子方程式为2NH4++Fe2++4OH－＝Fe(OH)2↓+2NH3↑+2H2O。