Question

【題目】某化學興趣小組欲制備摩爾鹽[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]并探究其分解產物。查到如下信息：

摩爾鹽可由FeSO4溶液與(NH4)2SO4溶液混合制備；該物質能溶于水、不溶于乙醇，在空氣中能逐漸被氧化；100℃開始分解，且分解產物中含有鐵氧化物、硫氧化物、氨氣和水蒸氣等。

I.制備摩爾鹽

(1)向新制的FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4固體，加熱，實驗過程中最好采用___________加熱方式。

(2)蒸發濃縮、冷卻結晶使摩爾鹽結晶析出，晶體過濾后用_____________洗滌。

(3)該小組用滴定法測產品純度。現稱取a g該產品于錐形瓶中，加蒸餾水溶解，用0.1000mol/L酸性KMnO4溶液滴定，到達滴定終點時，消耗KMnO4溶液20.00 mL，則該產品的純度為____________。

II.探究摩爾鹽受熱分解的產物

(4)驗證分解產物中含有氨氣和水蒸氣，并探究殘留固體成分。

①所選用裝置的正確連接順序為___________。(可選部分儀器，填裝置的字母序號)

②A中固體完全分解后變為紅棕色粉末，設計實驗證明A中殘留固體僅為Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4______________________。

(5)探究分解產物中的硫氧化物，按A－D－B－F的順序連接裝置，進行實驗。

①D裝置中試劑的作用是____________________________________________。

②實驗過程中，僅B中有沉淀生成，其他實驗證明摩爾鹽受熱分解除上述產物外，還有N2生成。寫出摩爾鹽受熱分解的化學方程式__________________________________________。

Answer 1

【答案】熱水浴 乙醇 A→E→F→C 取少量A中殘留固體加入適量稀硫酸使其完全溶解，向溶液中滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液不褪色，則殘留固體是Fe2O3而不含FeO和Fe3O4； 檢驗是否含有SO3，并防止SO2和NH3一同進入D裝置生成白色沉淀，干擾SO3的檢驗 2[(NH4)2Fe(SO4)2·6 H2O] Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+17H2O

【解析】

I.(1)摩爾鹽[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]不穩定，在溫度超過100℃時分解；

(2)摩爾鹽能溶于水、不溶于乙醇；

(3)根據5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O可知：5[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]~~~5Fe2+~~MnO4-，滴定時消耗的KMnO4物質的量為0.1mol/L×0.02L=0.002mol，則(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的物質的量為5×0.002mol=0.01mol，由此計算該產品的純度；

II.(4)①實驗I驗證分解產物中含有氨氣和水蒸氣，選擇裝置A先通入氮氣排凈裝置中的空氣，加熱分解硫酸亞鐵銨，分解產物中含有鐵氧化物、硫氧化物、氨氣和水蒸氣等，通過裝置E中無水硫酸銅檢驗生成的水，再通過裝置F中的足量堿石灰除去水蒸氣、硫的氧化物，通過裝置C檢驗氨氣的生成，通入后溶液變紅色說明生成氣體中含氨氣；

②設計實驗利用亞鐵離子具有還原性可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色設計；

(5) ①檢驗SO3氣體并排除SO2的干擾；

②實驗過程中，D中無沉淀，而B中有沉淀生成，說明分解產物中含有SO2，而沒有SO3。

I.(1)摩爾鹽[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]不穩定，在溫度超過100℃時分解，則實驗過程中最好采用熱水浴加熱方式；

(2)摩爾鹽能溶于水、不溶于乙醇，則晶體過濾后用乙醇洗滌；

(3)根據5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O可知：5[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O]~~~5Fe2+~~MnO4-，滴定時消耗的KMnO4物質的量為0.1mol/L×0.02L=0.002mol，則(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O的物質的量為5×0.002mol=0.01mol，該產品的純度為=；

II.(4)①實驗I驗證分解產物中含有氨氣和水蒸氣，選擇裝置A先通入氮氣排凈裝置中的空氣，加熱分解硫酸亞鐵銨，分解產物中含有鐵氧化物、硫氧化物、氨氣和水蒸氣等，通過裝置E中無水硫酸銅檢驗生成的水，再通過裝置F中的足量堿石灰除去水蒸氣、硫的氧化物，通過裝置C檢驗氨氣的生成，通入后溶液變紅色說明生成氣體中含氨氣，所選用裝置的正確連接順序為A→E→F→C；

②設計實驗證明A中殘留固體僅為Fe2O3，而不含FeO或Fe3O4，設計實驗利用亞鐵離子具有還原性可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色設計，取少量A中殘留固體加入適量稀硫酸使其完全溶解，向溶液中滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液不褪色，則殘留固體是Fe2O3而不含FeO和Fe3O4；

(5)①利用D裝置中盛裝的酸性BaCl2溶液可的作用是檢驗是否含有SO3，并防止SO2和NH3一同進入D裝置生成白色沉淀，干擾SO3的檢驗；

②實驗過程中，D中無沉淀，而B中有沉淀生成，說明分解產物中含有SO2，而沒有SO3，說明(NH4)2Fe(SO4)2受熱分解生成氨氣、二氧化硫、氧化鐵、水，還有N2產生，結合原子守恒和電子守恒配平書寫化學方程式為2[(NH4)2Fe(SO4)2·6 H2O] Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+17H2O

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