题目

题型：不详难度：来源：

（18分）硫酸亚铁铵晶体俗名为摩尔盐，化学式为xFeSO₄·y(NH₄)₂SO₄·zH₂O，在制药、电镀方面有广泛的应用。
资料： ①硫酸亚铁铵晶体易溶于水，不溶于乙醇；
②相关物质的溶解度（单位：g）如下表：

温度/℃	FeSO4	(NH4) 2SO4	xFeSO4·y(NH4)2SO4·zH2O
10	20.0	73	17.2
20	26.5	75.4	21. 6
30	32.9	78	28.1

      ③硫酸亚铁铵晶体受热时，在200℃以下只有结晶水失去。
【探究一】：制备硫酸亚铁铵晶体

某兴趣小组的学生用含有少量铜的废铁屑制备硫酸亚铁铵晶体，流程如下：
（1）在盛有废铁屑的容器中，倒入热水和洗涤剂，充分搅拌。以除去废铁屑表面的油污，这是利用洗涤剂的     作用；
（2）操作①中发生反应的化学方程式为     ；
（3）过滤所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、     。过滤操作中滤纸有多种折法，为了加快过滤速率，你选择折法是     ；
         
（4）操作①中过滤时，要趁热进行的原因是    ，过滤后得到的固体中一定含有的物质是    ；
（5）操作②的目的是得到硫酸亚铁铵晶体。操作顺序是b→     →     →d；
a．过滤        b．加热浓缩        c．冷却结晶        d．洗涤干燥
（6）操作②中使用乙醇洗涤，可快速晾干。这样做的优点是     ；
A、避免用水洗涤所造成的晶体损耗
B、酒精易挥发，可低温晾干晶体
【探究二】：探究硫酸亚铁铵的组成
【实验步骤】：取2份等质量的硫酸亚铁铵晶体，分别进行实验。向一份中加入过量的NaOH溶液，充分反应后得到0.68gNH₃；向另一份中加入过量的BaCl₂溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥得到9.32g沉淀。
回答下列问题：
（7）实验中生成的NH₃能使湿润的     变蓝；写出(NH₄)₂SO₄与NaOH反应的化学方程式     ，属于     反应；
（8）实验中加入过量BaCl₂溶液的目的     ；
（9）取最后一次洗涤液，加入Na₂SO₄溶液，     ，则说明沉淀已经洗涤干净；
（10）根据实验数据，计算x 和y的比值（2分，写出计算过程；相对分子质量：NH₃-17、BaSO₄-233）
     ；
为进一步确定硫酸亚铁铵晶体的组成，另取7.84g硫酸亚铁铵晶体，并加热使其分解，剩余固体质量与温度的关系如图所示。则：

（11）根据图示数据，硫酸亚铁铵晶体中，
x：y：z =       ；
（12）写出A点到B点发生反应的化学方
程式     。

答案

（1）乳化        
（2）Fe + H₂SO₄==FeSO₄ + H₂↑
（3）漏斗     C
（4）防止FeSO₄晶体析出          Cu
（5）c a

△

（6）AB（漏选不给分）（7）红色石蕊试纸   (NH₄)₂SO₄ + 2NaOH ==  2NH₃ ↑+ Na₂SO₄ + 2H₂O 复分解
（8）使硫酸根完全沉淀（合理均给分）
（9）无沉淀
（10） xFeSO₄·y(NH₄)₂SO₄~ 2yNH₃ ~ (x+y)BaSO₄……………………(1分)
34y    233(x+y)
0.68g     9.32g

x:y=1:1……………………………………..(1分)
（11）1:1:6
（12）FeSO₄·(NH₄)₂SO₄·6H₂O △ FeSO₄·(NH₄)₂SO₄·2H₂O + 4H₂O

解析

试题分析：（1）洗涤剂除去油污是因为它含表面活性剂，表面活性剂要使油以极小的液滴均匀悬浮在水中形成乳浊液的现象。其中的乳化剂所起的作用就叫乳化作用。
（2）操作①向铁屑中加硫酸，二者反应的化学方程式为Fe + H₂SO₄==FeSO₄ + H₂↑；
（3）过滤所需的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗。为了加快过滤速率，需要滤纸折叠后的表面积最大，所以应选择的折法是A；
（4）操作①中过滤时，如温度太低，硫酸亚铁的溶解度较低，其晶体会析出。所以要趁热进行。废铁屑中含一定量的铜，铜的活动性较弱不和稀硫酸反应，所以过滤后得到的固体中一定含有的物质是铜。
（5）硫酸亚铁铵晶体的溶解度较小，可通过加热浓缩而溶液浓度变大，促使形成硫酸亚铁铵的饱和溶液；然后再通过冷却结晶，使其从溶液中析出；再通过过滤分离出析出的晶体；最后洗涤干燥得到晶体。所以操作顺序是b→ c→ a →d；
（6）根据题意可知：硫酸亚铁铵晶体易溶于水，不溶于乙醇。所以操作②中使用乙醇洗涤，避免了用水洗涤所造成的晶体因溶解而损耗；且酒精易挥发，可低温晾干晶体。
【探究二】：（7）实验中生成的NH₃极易溶于水，且能和水反应生成氨水，其溶液呈碱性，故能使湿润的 红色的石蕊试液变蓝；写出(NH₄)₂SO₄与NaOH反应的化学方程式(NH₄)₂SO₄ + 2NaOH ==  2NH₃ ↑+ Na₂SO₄ + 2H₂O，此反应中(NH₄)₂SO₄与NaOH两种反应物相互交换了成分，生成硫酸钠和氨水，氨水不稳定增长而分解为氨气和水。从类型上来说属于复分解反应；
（8）为使硫酸根完全沉淀，在实验中加入过量BaCl₂溶液；
（9）洗涤沉淀是为了除去沉淀上带有的溶液中的离子，如未洗涤干净，则加入Na₂SO₄溶液能与过量有剩余的氯化钡反应生成沉淀。所以当加入Na₂SO₄溶液无沉淀生成，说明沉淀已经洗涤干净；
（10）方法一：根据题意可知：已知量为生成氨气和硫酸钡沉淀的质量；未知量为晶体中x 和y的比值。解题思路：根据质量守恒定律可知，氮、硫两元素的质量在反应前后守恒。可根据生成氨气和硫酸钡沉淀的质量计算氮、硫元素的质量比；再根据晶体的化学式计算出氮、硫元素的质量比。二者相等，可计算出晶体中x 和y的比值。具体过程如下：
生成氨气0.68g，其中含氮元素的质量为：0.68g×（ ×100%）=0.56g。
生成硫酸钡9.32g，其中含钡硫元素的质量为：9.32g×（×100%）=1.28g。
根据质量守恒定律可知：氮、硫两元素在变化前后的质量相等。可列式为：
[14×2y]:[32×(x+y)] =0.56g：1.28g
则x：y=1：1
方法二：也可根据化学方程式计算此题。已知量为生成氨气和硫酸钡沉淀的质量；未知量为晶体中x 和y的比值。
xFeSO₄·y(NH₄)₂SO₄~ 2yNH₃ ~ (x+y)BaSO₄
34y    233(x+y)
0.68g     9.32g
34y：233(x+y)= 0.68g：9.32g
x:y=1:1
（11）根据“硫酸亚铁铵晶体受热时，在200℃以下只有结晶水失去”可知生成水的质量为7.84g—5.68g=2.16g。结合（10）中的数据及晶体的化学式[xFeSO₄·y(NH₄)₂SO₄·zH₂O]可列式为：[14×2y]:[32×(x+y)]：36=0.56g：1.28g：: 2.16g 所以 x：y：z=1：1：6
（12）根据图像可知：A点到B点发生反应是失去了结晶水的质量为7.84g—6.40g=1.44g。结合（11）可知结晶水的总质量为2.16g。设A点到B点发生反应是失去了结晶水的数目为x，则可列式为：x：6=1.44g：2.16g，可解得x=4 所以反应的化学方程式为：FeSO₄·(NH₄)₂SO₄·6H₂O△FeSO₄·(NH₄)₂SO₄·2H₂O + 4H₂O