Question

【題目】硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]又稱摩爾鹽。某興趣小組制備硫酸亞鐵銨的實(shí)驗(yàn)方案示意圖如下：

方案A（上圖）方案B（下圖）

已知：H2S、PH3為有毒氣體，都能被CuSO4溶液吸收除去。

請回答下列問題：

（1）實(shí)驗(yàn)前都需進(jìn)行將廢鐵屑放入碳酸鈉溶液中煮沸，傾倒出液體，用水洗凈鐵屑的操作步驟。從以下儀器中選擇組裝，完成該操作必需的儀器有_________（填編號）。

①鐵架臺②玻璃棒③廣口瓶④石棉網(wǎng)⑤燒杯⑥漏斗⑦酒精燈

（2）方案A中FeSO4溶液的制備：將處理好的鐵屑放入錐形瓶，加入過量的3 mol·L－1H2SO4溶液，加熱至充分反應(yīng)為止。趁熱過濾，收集濾液和洗滌液。下右圖裝置中方框內(nèi)選擇更適合用于實(shí)驗(yàn)方案A的裝置是________（填“甲”或“乙”）。

（3）方案A中廢鐵屑中含氧化鐵，無需在制備前除去，理由是（用離子方程式回答）___________，用無水乙醇洗滌晶體的原因是___________________。

（4）實(shí)驗(yàn)方案B中FeSO4溶液的制備：用“五水硫酸銅結(jié)晶水的測定”實(shí)驗(yàn)中的廢棄物——無水硫酸銅粉末代替稀硫酸與鐵屑反應(yīng)制備硫酸亞鐵。當(dāng)用無水硫酸銅配制的溶液由藍(lán)色完全變?yōu)闇\綠色時(shí)停止反應(yīng)，過濾，收集濾液即得硫酸亞鐵溶液。此方案的優(yōu)點(diǎn)有_______________（填編號）。

a.充分利用了實(shí)驗(yàn)室廢棄物——硫酸銅粉末，避免了藥品浪費(fèi)，又回收了金屬銅，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。

b.避免了有毒氣體的排放對環(huán)境造成的污染。

c.原子利用率達(dá)到100%。

d.避免了在加熱中Fe2+被氧化成Fe3+， 有利于產(chǎn)品質(zhì)量等級的提高，并節(jié)約了能源。

（5）產(chǎn)品中Fe3+雜質(zhì)的定量分析

①配制Fe3+濃度為1.0mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液100mL。稱取_______mg高純度的硫酸鐵銨[(NH4)Fe(SO4)2·12H2O]，加2.00 mL經(jīng)處理的去離子水，振蕩溶解后，加入2mol·L－1HBr溶液l m L和l mol·L－1KSCN溶液0.5 mL，加水制成100 mL溶液。配制過程中必須用到的定量儀器為____________（選填編號）。

a.精確度為0.001g的電子天平b.精確度為0.1mg的電子天平

c.100 mL容量瓶d.酸式滴定管e.10mL量筒

②將上述溶液稀釋為濃度分別為0.2、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0（單位：mg/L）的溶液。分別測定不同濃度溶液對光的吸收程度，并將測定結(jié)果繪制成曲線如下。

③取該興趣小組所得的硫酸亞鐵銨產(chǎn)品，按步驟①配得產(chǎn)品溶液10mL，稀釋至100 mL，然后按步驟②的方法進(jìn)行測定，兩次測定所得的吸光度分別為0.490、0.510，則該興趣小組所配產(chǎn)品硫酸亞鐵銨溶液中所含Fe3+濃度為_________mg/L。

Answer 1

【答案】 ①②④⑤⑦ 乙 Fe2O3+ 6H+= 2Fe3++ 3H2O，2Fe3++ Fe = 3Fe2+ 硫酸亞鐵銨晶體不溶于乙醇，乙醇可以除去晶體表面的水分 abd 860.7 bcde 70

【解析】（1）將廢鐵屑放入碳酸鈉溶液中煮沸，需要用到鐵架臺、酒精燈加熱，在燒杯中進(jìn)行，需要墊石棉網(wǎng)，用水洗凈得到鐵屑需要過濾的操作，需要漏斗和玻璃棒，所有將廢鐵屑放入碳酸鈉溶液中煮沸，傾倒出液體，用水洗凈鐵屑的操作步驟，完成該操作必需的儀器有①②④⑤⑦；

（2）甲與乙的區(qū)別在于加熱的方式不同，F(xiàn)e與稀硫酸常溫下能夠發(fā)生反應(yīng)，適當(dāng)升高溫度有利于反應(yīng)的進(jìn)行，水浴加熱有利于控制溫度，控制反應(yīng)的速率，所以選擇乙裝置；

（3）Fe2O3 在稀硫酸中發(fā)生：Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O， 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+，所以不需在制備前除去Fe2O3 ；為降低硫酸亞鐵銨晶體的損失，利用硫酸亞鐵銨晶體不溶于乙醇，且乙醇易揮發(fā)，揮發(fā)過程中帶走水分，除去晶體表面的水分，所以正確答案：硫酸亞鐵銨晶體不溶于乙醇，乙醇可以除去晶體表面的水分；

（4）因?yàn)橛蠪e+CuSO4=Cu+FeSO4反應(yīng)，所以實(shí)驗(yàn)室利用廢棄物——硫酸銅粉末與Fe反應(yīng)制取FeSO4，a選項(xiàng)正確，該反應(yīng)在溶液中進(jìn)行，沒有H2S、PH3有毒氣體排放，b選項(xiàng)正確；原子利用率百分之百的意思是反應(yīng)沒有副產(chǎn)物生成，所有的原子均被利用，在用該方法制取FeSO4的過程中有Cu生成，所以原子利用率不是百分之百，c選項(xiàng)錯(cuò)誤；由于Fe粉過量，避免了在加熱中Fe2+被氧化成Fe3+，提高了FeSO4的純度，d選項(xiàng)正確，所以用實(shí)驗(yàn)中的廢棄物——無水硫酸銅粉末代替稀硫酸與鐵屑反應(yīng)制備硫酸亞鐵，此方案的優(yōu)點(diǎn)有：abd；

（5）①設(shè)配制Fe3+濃度為1.0mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液100mL需要高純度的硫酸鐵銨xg，

1.0mg/mL×100mL：x=56:482，x=860.7mg；在稱量中要用到精確度0.1mg的電子天平，選儀器b；配制100ml溶液要100ml容量瓶，選儀器c；精確量取2.00ml的去離子水，10ml的量筒精確度不夠，需要酸式滴定管，選儀器d；配制過程中必須用到的定量儀器為bcde；②根據(jù)圖表兩次測定所得的吸光度分別為0.490、0.510，從表中可以得到實(shí)驗(yàn)用的硫酸亞鐵銨溶液中所含Fe3+濃度為7mg/L，是稀釋10倍以后的溶液，所以所配產(chǎn)品硫酸亞鐵銨溶液中所含Fe3+濃度為70mg/。