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驗方案示意圖如下：

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）實驗前都需進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，加熱至充分反應為止。趁熱過濾，收集濾液和洗滌液。下右圖裝置中方框內選擇更適合用于實驗方案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）實驗方案B中FeSO4溶液的制備：用“五水硫酸銅結晶水的測定”實驗中的廢棄物——無水硫酸銅粉末代替稀硫酸與鐵屑反應制備硫酸亞鐵。當用無水硫酸銅配制的溶液由藍色完全變為淺綠色時停止反應，過濾，收集濾液即得硫酸亞鐵溶液。此方案的優點有_______________（填編號）。

a.充分利用了實驗室廢棄物——硫酸銅粉末，避免了藥品浪費，又回收了金屬銅，實現了變廢為寶。

b.避免了有毒氣體的排放對環境造成的污染。

c.原子利用率達到100%。

d.避免了在加熱中Fe2+被氧化成Fe3+， 有利于產品質量等級的提高，并節約了能源。

（5）產品中Fe3+雜質的定量分析

①配制Fe3+濃度為1.0mg/mL的標準溶液100mL。稱取_______mg高純度的硫酸鐵銨[(NH4)Fe(SO4)2·12H2O]，加2.00 mL經處理的去離子水，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，并將測定結果繪制成曲線如下。

③取該興趣小組所得的硫酸亞鐵銨產品，按步驟①配得產品溶液10mL，稀釋至100 mL，然后按步驟②的方法進行測定，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，在燒杯中進行，需要墊石棉網，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）甲與乙的區別在于加熱的方式不同，Fe與稀硫酸常溫下能夠發生反應，適當升高溫度有利于反應的進行，水浴加熱有利于控制溫度，控制反應的速率，所以選擇乙裝置；

（3）Fe2O3 在稀硫酸中發生：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，揮發過程中帶走水分，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）因為有Fe+CuSO4=Cu+FeSO4反應，所以實驗室利用廢棄物——硫酸銅粉末與Fe反應制取FeSO4，a選項正確，該反應在溶液中進行，沒有H2S、PH3有毒氣體排放，b選項正確；原子利用率百分之百的意思是反應沒有副產物生成，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選項錯誤；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選項正確，所以用實驗中的廢棄物——無水硫酸銅粉末代替稀硫酸與鐵屑反應制備硫酸亞鐵，此方案的優點有：abd；

（5）①設配制Fe3+濃度為1.0mg/mL的標準溶液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，從表中可以得到實驗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，所以所配產品硫酸亞鐵銨溶液中所含Fe3+濃度為70mg/。