Question

硫酸亚铁铵晶体[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]是一种重要化学试剂，实验室用除去锌镀层的铁片来制取硫酸亚铁铵，流程如下：

请回答下列问题：
（1）确定锌镀层被除去的标志是

 

．
计算上述铁片锌镀层的厚度，不需要的数据是

 

（填编号）．
a．锌的密度ρ（g?cm^-3）      b．镀锌铁片质量m₁（g）   c．纯铁片质量m₂（g）
d．镀锌铁片面积S（cm²）       e．镀锌铁片厚度h（cm）
（2）上述流程中：操作Ⅰ是取出铁片、

 

、烘干、称量．加入少量CuO的目的是

 

．
（3）用无水乙醇洗涤潮湿的硫酸亚铁铵晶体是为了除去晶体表面残留的水分，不用加热烘干的原因是

 

．
（4）鉴定所得晶体中含有Fe²⁺、NH₄⁺、SO₄^2-离子的实验方法不正确的是

 

（填编号）．
a．取少量样品于试管，加水溶解，通入适量Cl₂，再加KSCN溶液，观察现象
b．取少量样品于试管，加水溶解，加入NaOH溶液，露置于空气中，观察现象
c．取少量样品于试管，加水溶解，加入浓NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，观察试纸颜色的变化
d．取少量样品于试管，加水溶解，加入盐酸后再加入BaCl₂溶液，观察现象
（5）取a克样品配成500ml溶液，取25.00mL先用稀硫酸酸化，再用bmol?L^-1的酸性重铬酸钾（K₂Cr₂O₇）溶液滴定，消耗重铬酸钾溶液VmL（已知重铬酸钾的还原产物为Cr³⁺离子），请写出重铬酸钾溶液与Fe²⁺离子反应的离子方程式

 

．用酸性重铬酸钾溶液滴定Fe²⁺过程中操作滴定管的图示正确的是

 

．

用题中所给数据计算所得样品中铁元素的质量分数为

 

．

Answer 1

分析：（1）根据锌比铁活泼，锌与盐酸反应比铁与盐酸反应速率快；根据实验的原理是利用锌的质量、密度求出锌的体积，再利用锌的体积除以锌的面积即得锌镀层的厚度；
（3）根据过滤操作的步骤：过滤、洗涤、烘干等来分析；CuO能与盐酸反应生成氯化铜，氯化铜能和铁反应生成铜，此时铜、铁和酸能构成原电池，从而加快铁与稀硫酸的反应速率；
（4）根据Fe²⁺的检验方法：取少量样品于试管中，加入硫氰酸钾溶液无现象，加入氯水溶液变为血红色或
加入NaOH溶液，先产生白色沉淀，然后变成灰绿色最终变成红褐色；
NH₄⁺的检验方法：取少量样品于试管中，加入浓NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝；
SO₄^2-的检验方法：取少量样品于试管，先加入盐酸后无现象，再加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀；
（5）根据反应中Cr₂O₇^2- 被还原为Cr³⁺，Fe²⁺被氧化Fe³⁺，同时生成水，配平书写离子方程式；根据酸性溶液盛放在酸式滴定管中，酸式滴定管滴定操作时左手控制旋塞，大拇指在管前，食指和中指在后，三指轻拿旋塞柄，手指略微弯曲，向内扣住旋塞，避免产生使旋塞拉出的力；根据方程式Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O计算出25.00mL溶液中含有的Fe²⁺的物质的量，然后求出500ml溶液中含有的Fe²⁺的物质的量，最后求出样品中铁元素的质量分数；

解答：解：（1）锌比铁活泼，锌与盐酸反应比铁与盐酸反应速率快，所以确定锌镀层被除去的标志是反应速率突然减小（或铁片表面生成的气泡突然减少）；实验的原理：利用锌的质量、密度求出锌的体积，再利用锌的体积除以锌的面积即得锌镀层的厚度，锌的质量=镀锌铁片质量-纯铁片质量，所以不需要的数据是镀锌铁片厚度；
故答案为：反应速率突然减小（或铁片表面生成的气泡突然减少）；e；
（2）过滤操作的步骤有：过滤、洗涤、烘干，所以操作Ⅰ是取出铁片、洗涤、烘干、称量；CuO能与盐酸反应生成氯化铜，氯化铜能和铁反应生成铜，此时铜、铁和酸能构成原电池，从而加快铁与稀硫酸的反应速率，
故答案为：洗涤；加快铁与稀硫酸的反应速率；
（3）采用加热的方法制取硫酸亚铁铵，加热过程中，硫酸亚铁铵易失水，且亚铁离子易被氧气氧化，从而得不到硫酸亚铁铵晶体，
故答案为：避免加热过程中晶体受热分解失去结晶水或被空气氧化；
（4）a．Fe²⁺的检验方法：取少量样品于试管中，加入硫氰酸钾溶液无现象，加入氯水溶液变为血红色，故a错误；
b．Fe²⁺的检验方法：取少量样品于试管中，加入NaOH溶液，先产生白色沉淀，然后变成灰绿色最终变成红褐色，故b正确；
c．NH₄⁺的检验方法：取少量样品于试管中，加入浓NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变蓝，故c正确；
d．SO₄^2-的检验方法：取少量样品于试管，先加入盐酸后无现象，再加入BaCl₂溶液，产生白色沉淀，故d正确；
故选：a；
（5）反应中Cr₂O₇^2- 被还原为Cr³⁺，Fe²⁺被氧化Fe³⁺，同时生成水，反应离子方程式为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；
酸性重铬酸钾溶液显酸性，盛放在酸式滴定管中，酸式滴定管滴定操作时左手控制旋塞，大拇指在管前，食指和中指在后，三指轻拿旋塞柄，手指略微弯曲，向内扣住旋塞，避免产生使旋塞拉出的力，所以用酸性重铬酸钾溶液滴定Fe²⁺过程中操作滴定管的图示正确的是A；
设25.00mL溶液中含有的Fe²⁺的物质的量为Xmol，则
   Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O
    1               6
bmol?L^-1×V×10^-3L   Xmol
X=6bV×10^-3mol，即25.00mL溶液中含有的Fe²⁺的物质的量为6bV×10^-3mol，则500ml溶液中含有的Fe²⁺的物质的量1.2bV×10^-1mol，样品中铁元素的质量分数

1.2bV×10-1mol×56g/mol

ag

×100%=

672bV

a

%；
故答案为：Cr₂O₇^2-+6Fe²⁺+14H⁺=2Cr³⁺+6Fe³⁺+7H₂O；A；

672bV

a

%；

点评：本题主要考查了物质的除杂与制备，涉及到物质的性质、离子的检验，氧化还原反应方程式的书写以及滴定实验等方面的综合知识，要求学生具有分析和解决问题的能力，难度较大．