Question

【題目】某活動小組利用廢鐵屑(含少量S等元素)為原料制備硫酸亞鐵銨晶體[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]，設(shè)計(jì)如圖所示裝置(夾持儀器略去)。

稱取一定量的廢鐵屑于錐形瓶中，加入適量的稀硫酸，在通風(fēng)櫥中置于50~60°C熱水浴中加熱.充分反應(yīng)。待錐形瓶中溶液冷卻至室溫后加入氨水，使其反應(yīng)完全，制得淺綠色懸濁液。

(1)在實(shí)驗(yàn)中選擇50~60° C熱水浴的原因是___________

(2)裝置B的作用是______________；KMnO4溶液的作用是______________。

(3)若要確保獲得淺綠色懸濁液，下列不符合實(shí)驗(yàn)要求的是_________(填字母)。

a.保持鐵屑過量 b. 控制溶液呈強(qiáng)堿性 c.將稀硫酸改為濃硫酸

(4)檢驗(yàn)制得的(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O中是否含有Fe3+的方法：將硫酸亞鐵銨晶體用加熱煮沸過的蒸餾水溶解，然后滴加_______(填化學(xué)式)。

(5)產(chǎn)品中雜質(zhì)Fe3+的定量

①配制Fe3+濃度為0.1 mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液100 mL。稱取______ (精確到0.1)mg高純度的硫酸鐵銨[(NH4)Fe(SO4)2·12H2O]，加入20.00 mL經(jīng)處理的去離子水。振蕩溶解后，加入2 mol·L-1HBr溶液1mL和1mol·L-1KSCN溶液0.5mL，加水配成100mL溶液。

②將上述溶液稀釋成濃度分別為0.2、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0(單位：mg·L-1)的溶液。分別測定不同濃度溶液對光的吸收程度(吸光度)，并將測定結(jié)果繪制成如圖所示曲線。取硫酸亞鐵銨產(chǎn)品，按步驟①配得產(chǎn)品硫酸亞鐵銨溶液10mL，稀釋至100mL，然后測定稀釋后溶液的吸光度，兩次測得的吸光度分別為0.590、0.610，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-1。

(6)稱取mg產(chǎn)品，將產(chǎn)品用加熱煮沸的蒸餾水溶解，配成250mL溶液，取出100mL放入錐形瓶中，用cmol·L-1KMnO4溶液滴定，消耗KMnO4溶液VmL，則硫酸亞鐵銨晶體的純度為_____ (用含c、V 、m的代數(shù)式表示)。

Answer 1

【答案】使受熱均勻，加快反應(yīng)速率，防止溫度過高，氨水揮發(fā)過多，原料利用率低 防止液體倒吸進(jìn)入錐形瓶 吸收氨氣、硫化氫等雜質(zhì)氣體，防止污染空氣 bc KSCN 86.1 85

【解析】

A中稀硫酸與廢鐵屑反應(yīng)生成硫酸亞鐵、氫氣，還有少量的硫化氫氣體，滴加氨水，可生成硫酸亞鐵銨，B導(dǎo)管短進(jìn)短出為安全瓶，避免倒吸，C用于吸收硫化氫等氣體，避免污染環(huán)境，氣囊可以吸收氫氣。

（1）水浴加熱的目的是控制溫度，加快反應(yīng)的速率，同時(shí)防止溫度過高，氨水揮發(fā)過多，原料利用率低，故答案為：使受熱均勻，加快反應(yīng)速率，防止溫度過高，氨水揮發(fā)過多，原料利用率低；

（2）B裝置短進(jìn)短出為安全瓶，可以防止液體倒吸進(jìn)入錐形瓶；由于鐵屑中含有S元素，因此會產(chǎn)生H2S，同時(shí)氨水易揮發(fā)，因此高錳酸鉀溶液(具有強(qiáng)氧化性)吸收這些氣體，防止污染空氣，吸收氨氣、硫化氫等雜質(zhì)氣體，防止污染空氣，故答案為：防止液體倒吸進(jìn)入錐形瓶；吸收氨氣、硫化氫等雜質(zhì)氣體，防止污染空氣；

（3）由于Fe2+易被氧化，所以為防止其被氧化，鐵屑應(yīng)過量，同時(shí)為抑制Fe2+的水解，所以溶液要保持強(qiáng)酸性，濃硫酸常溫下會鈍化鐵，故答案為：bc；

（4）檢驗(yàn)鐵離子常用KSCN溶液，故答案為：KSCN；

（5）①在Fe3+濃度為1.0mg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液100mL中，m（Fe3+）=0.1mg/mL×100mL=10.0mg，依據(jù)關(guān)系式Fe3+～（NH4）Fe（SO4）212H2O得：m[（NH4）Fe（SO4）212H2O]=10.0mg×=86.1mg，故答案為：86.1；

②兩次測定所得的吸光度分別為0.590、0.610，取其平均值為0.600，從吸光度可以得出濃度為8.5 mg/L，又因配得產(chǎn)品溶液10mL，稀釋至100 mL，故原產(chǎn)品硫酸亞鐵銨溶液中所含Fe3+濃度為：8.5mg/L×=85mg/L，故答案為：85；

（6）滴定過程中Fe2+被氧化成Fe3+，化合價(jià)升高1價(jià)，KMnO4被還原生成Mn2+，所以有數(shù)量關(guān)系5 Fe2+~ KMnO4，所以n[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]=V×10-3L×cmol·L-1×5×=12.5Vc10-3mol，則硫酸亞鐵銨晶體的純度為×100%=；故答案為：。