Question

【題目】實驗室用鐵粉制備摩爾鹽的操作流程如下：

（1）流程中“趁熱”過濾的原因是__________。

（2） 反應1制得硫酸亞鐵的物質的量理論上應小于__________mol。

（3）為確定摩爾鹽的化學式，進行如下實驗：現稱取4.704 g新制摩爾鹽，溶于水配制成100.0 mL溶液，再將該溶液分成兩等份。

向其中一份溶液中加入足量Ba(OH)2溶液，并微熱，逸出能使濕潤的紅色石蕊試紙

變藍的氣體，同時生成白色沉淀，隨即沉淀變為灰綠色，最后帶有紅褐色，用足量稀鹽酸處理沉淀物，充分反應后過濾、洗滌和干燥，得白色固體2.796 g。

另一份溶液用0.050 0 mol·L－1 K2Cr2O7酸性溶液滴定，當Cr2O恰好完全被還原為Cr3＋時，消耗K2Cr2O7溶液的體積為20.00 mL。

①25℃時，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，若要使溶液中SO離子沉淀完全(即該離子濃度須小于1×10－5 mol·L－1)，則此時c[(Ba(OH)2]≥__________mol·L－1。

②確定該摩爾鹽的化學式(寫出計算過程)。___________________

Answer 1

【答案】 防止溫度降低，硫酸亞鐵晶體析出 0. 075 mol 1. 1×10－5 mol·L－1

【解析】Fe和稀硫酸反應生成硫酸亞鐵，趁熱過濾，然后向濾液中加入硫酸銨晶體，將溶液結晶、洗滌、晾干得到摩爾鹽。

（1）溫度越高，硫酸亞鐵的溶解度越大，為降低硫酸亞鐵的溶解度，流程中“趁熱”過濾的原因是：防止溫度降低，硫酸亞鐵晶體析出。（2）n（Fe）=5.6g/56g·mol－1=0.1mol，n（H2SO4）=3mol×0.025L=0.075mol，二者反應方程式為Fe+H2SO4=H2↑+FeSO4，根據方程式知，Fe剩余，當硫酸濃度很稀時就不和Fe反應了，所以理論上得到的硫酸亞鐵物質的量小于0.075mol。（3）①25℃時，Ksp(BaSO4)＝1.1×10－10，若要使溶液中SO離子沉淀完全(即該離子濃度須小于1×10－5 mol·L－1)，則c（Ba2＋）=Ksp(BaSO4)/c(SO42－)=1.1×10-10/10-5mol·L－1=1.1×10－5 mol·L－1，再根據Ba原子守恒得c[Ba(OH)2]=c（Ba2＋）=1.1×10－5 mol·L－1。②確定該摩爾鹽的化學式：摩爾鹽和氫氧化鋇反應生成硫酸鋇、氨氣、氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵不穩定，被氧化成氫氧化鐵紅褐色沉淀，用足量稀鹽酸溶解，最后得到的白色沉淀是BaSO4，n（BaSO4）=2.796g/233g·mol－1=0.012mol，

6Fe2＋+Cr2O72－+14H＋=6Fe3＋+2Cr3＋+7H2O

6 1

n 0.0500 mol·L－1×0.020L

n（Fe2＋）=0.001 mol×6=0.006mol

根據電荷守恒得n（NH4＋）+2n（Fe2＋）=2n（SO42－），n（NH4＋）=0.012mol，

n（H2O）= =0.036mol，

n（SO42－）：n（Fe2＋）：n（NH4＋）：n（H2O）=0 012 mol：0 006 mol：0 012mol：0036 mol=2：1：2：6，故莫爾鹽的化學式為：(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O[或（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O]。