（浙江專版）2018年高中化學 課時跟蹤檢測（十三）硫酸亞鐵銨的制備 蘇教版選修6.doc

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課時跟蹤檢測（十三） 硫酸亞鐵銨的制備 1．下列溶液有時呈黃色，其中由于久置時被空氣中氧氣氧化而變色的是(　　) A．濃硝酸　　　　　　　　　　 B．硫酸亞鐵 C．高錳酸鉀 D．工業(yè)鹽酸 解析：選B　久置的濃硝酸顯黃色，是因為發(fā)生分解反應生成NO2，濃硝酸里溶解了紅棕色的NO2而呈黃色；久置的KMnO4溶液也不十分穩(wěn)定，在酸性溶液中緩慢地分解，使溶液顯黃色：4MnO＋4H＋===4MnO2＋3O2↑＋2H2O；工業(yè)鹽酸呈黃色，是因為含有Fe3＋雜質(zhì)；硫酸亞鐵在空氣里，F(xiàn)e2＋被氧氣氧化為Fe3＋，而使溶液顯黃色。 2．工業(yè)上常用過量廢鐵屑與硫酸反應產(chǎn)生硫酸亞鐵，鐵屑中常含有下列雜質(zhì)，其中對反應產(chǎn)品純度影響不大的是(　　) A．油污 B．鐵銹 C．鋅 D．硫化物 解析：選B　鐵屑中含有油污會阻礙硫酸與鐵的接觸而影響反應速率；鐵屑中含有鐵銹，鐵銹溶于硫酸生成硫酸鐵后，F(xiàn)e＋2Fe3＋===3Fe2＋，因此，鐵屑中含有鐵銹對反應及產(chǎn)品純度影響不大；鐵屑中含有鋅，鋅與硫酸反應生成硫酸鋅影響產(chǎn)品純度；鐵屑中含有硫化物(FeS)，與硫酸反應生成有毒的硫化氫氣體。 3．鐵屑溶于過量的稀硫酸，過濾后向濾液中加入適量硝酸，再加入過量的氨水，有紅褐色沉淀生成。過濾、加熱沉淀物至質(zhì)量不再發(fā)生變化，得到紅棕色的殘渣。上述沉淀和殘渣分別為(　　) A．Fe(OH)3；Fe2O3 B．Fe(OH)2；FeO C．Fe(OH)2、Fe(OH)3；Fe3O4 D．Fe2O3；Fe(OH)3 解析：選A　鐵屑溶于過量的稀硫酸，發(fā)生反應：Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑反應后過濾，濾液中應為FeSO4和H2SO4。加入硝酸后的反應為3FeSO4＋4HNO3===Fe2(SO4)3＋Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O即溶液中Fe2＋轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3＋。加入過量氨水時，除中和H2SO4外還將生成紅褐色的Fe(OH)3沉淀：Fe3＋＋3NH3H2O===Fe(OH)3↓＋3NH，加熱沉淀物至質(zhì)量不再發(fā)生變化，則Fe(OH)3完全分解：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，所得殘渣為紅棕色的Fe2O3。 4．下列實驗中，儀器的下端必須插入液面以下的是(　　) ①制備氫氣的簡易裝置中用來加稀硫酸的長頸漏斗 ②實驗室用MnO2和濃鹽酸制備氯氣裝置中的分液漏斗 ③用新制的FeSO4溶液和NaOH溶液制備Fe(OH)2操作中的膠頭滴管 ④將氯氣溶于水制取氯水時的導氣管 ⑤蒸餾石油時的溫度計 A．③⑤ B．①③④ C．②④⑤ D．全部 解析：選B　制H2時，長頸漏斗必須插入液面以下，以避免H2逸出，①正確；因為分液漏斗上有塞子，所以分液漏斗不必插入液面以下，②不正確；為了避免滴加液體時帶入O2，制取Fe(OH)2時，膠頭滴管應插入液面以下，③正確；Cl2在水中的溶解度不大，不會引起倒吸，且Cl2有毒，不能排放到空氣中，④正確；蒸餾時，溫度計的水銀球應位于蒸餾燒瓶支管口處，⑤不正確。 5．將硫酸亞鐵溶液和硫酸銨溶液按溶質(zhì)物質(zhì)的量之比為1∶1混合，加熱濃縮，再冷卻結(jié)晶，最先析出的晶體是(　　) A．硫酸亞鐵 B．硫酸銨 C．硫酸亞鐵銨 D．硫酸亞鐵和硫酸銨的混合晶體 解析：選C　由于復鹽在水中的溶解度比組成它的每一種鹽都要小，因此，將硫酸亞鐵溶液和硫酸銨溶液按溶質(zhì)物質(zhì)的量之比為1∶1混合，加熱濃縮，冷卻結(jié)晶，最先析出的晶體是硫酸亞鐵銨。 6．在制備硫酸亞鐵銨晶體的過程中，下列說法不正確的是(　　) A．應保持H2SO4適當過量，避免Fe2＋、NH的水解 B．將鐵屑放入Na2CO3溶液中浸泡數(shù)分鐘是為了除去鐵屑表面的油污 C．將FeSO4和(NH4)2SO4的混合溶液加熱蒸干即可得到硫酸亞鐵銨 D．洗滌硫酸亞鐵銨晶體時，應用少量酒精洗去晶體表面附著的水分 解析：選C　將FeSO4和(NH4)2SO4的混合溶液蒸發(fā)濃縮至溶液表面出現(xiàn)晶膜為止，不能蒸干。 7．硫酸亞鐵銨又稱摩爾鹽，是淺綠色單斜晶體，它在空氣中比一般亞鐵鹽穩(wěn)定，不易被氧化，溶于水但不溶于乙醇。它是常用的 Fe2＋試劑。 硫酸亞鐵銨在水中的溶解度比組成它的每一個組分[FeSO4或(NH4)2SO4]的溶解度都要小。因此，從FeSO4和(NH4)2SO4溶于水所制得的混合溶液中，很容易得到結(jié)晶的摩爾鹽。 本實驗是先將鐵屑溶于稀H2SO4中生成FeSO4，再往得到的FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4(其物質(zhì)的量與FeSO4相等)，加熱濃縮混合溶液，冷卻過程中(NH4)2SO4FeSO46H2O復鹽便可結(jié)晶析出?；卮鹣铝袉栴}： (1)制備FeSO4 時，硫酸為什么要過量_________________________________________。 (2)制備(NH4)2SO4FeSO46H2O 時，為什么要采用水浴加熱濃縮________________。 (3)如何計算(NH4)2SO4 的質(zhì)量和硫酸亞鐵銨的理論產(chǎn)量及產(chǎn)率__________________________________________________________________。 (4)如何制備不含氧的蒸餾水？為什么配制硫酸亞鐵銨試液時要用不含氧的蒸餾水__________________________________________________________________________。 答案：(1)FeSO4 是強酸弱堿鹽，水解顯酸性，酸過量可防止Fe2＋的水解 (2)水浴加熱濃縮易控制加熱溫度，溫度過高Fe2＋易被空氣中的 O2 氧化 (3)m[(NH4)2SO4]＝M[(NH4)2SO4]， 理論產(chǎn)量：m(硫酸亞鐵銨)＝M(硫酸亞鐵銨)， 產(chǎn)率＝100% (4)將普通蒸餾水煮沸冷卻后立即使用；防止配制溶液時，部分 Fe2＋被O2氧化 8．硫酸亞鐵(FeSO47H2O)是一種重要的食品和飼料添加劑。實驗室通過如下實驗由廢鐵屑制備FeSO47H2O晶體： ①將5% Na2CO3溶液加入到盛有一定量廢鐵屑的燒杯中，加熱數(shù)分鐘，用傾析法除去Na2CO3溶液，然后將廢鐵屑用水洗滌2～3次； ②向洗滌過的廢鐵屑中加入過量的稀硫酸，控制溫度在50～80 ℃之間至鐵屑耗盡； ③趁熱過濾，將濾液轉(zhuǎn)入到密閉容器中，靜置、冷卻結(jié)晶； ④待結(jié)晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2～3次，再用濾紙將晶體吸干； ⑤將制得的FeSO47H2O晶體放在一個小廣口瓶中，密閉保存。 請回答下列問題： (1)實驗步驟①的目的是______________，加熱的作用是 ________________________________________________________________________。 (2)實驗步驟②明顯不合理，理由是____________________________________。 (3)實驗步驟④中用少量冰水洗滌晶體，其目的是________________________________。 (4)經(jīng)查閱資料后發(fā)現(xiàn)，硫酸亞鐵在不同溫度下結(jié)晶可分別得到FeSO4 7H2O、FeSO44H2O和FeSO4H2O。硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度和該溫度下析出晶體的組成如下表所示(僅在56.7 ℃、64 ℃溫度下可同時析出兩種晶體)。 硫酸亞鐵的溶解度和析出晶體的組成 溫度/℃ 0 10 30 50 56.7 60 64 70 80 90 溶解度/g 14.0 17.0 25.0 33.0 35.2 35.3 35.6 33.0 30.5 27.0 析出晶體 FeSO47H2O FeSO44H2O FeSO4H2O 若需從硫酸亞鐵溶液中結(jié)晶出FeSO44H2O，應控制的結(jié)晶溫度(t)的范圍為__________________________。 解析：Na2CO3溶液是一種堿性溶液，目的是除去原料上的油污；升高溫度，促進了Na2CO3的水解，溶液堿性增強，去油污能力增強。廢鐵屑中有三價鐵，在實驗操作中也必須除去。而在實驗步驟②中硫酸過量，不能保證三價鐵完全除去，應該是鐵屑過量(或反應后溶液中必須有鐵剩余)，否則溶液中可能有Fe3＋存在，使得最終產(chǎn)品中有三價鐵。步驟④用冰水洗滌，“洗”顯然是除去實驗中帶入的雜質(zhì)，即洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)，用“冰水”洗滌而不用常溫水洗滌，是為了盡可能減少晶體的溶解，降低洗滌過程中FeSO47H2O的損耗。(4)由題給數(shù)據(jù)可知，硫酸亞鐵溶液中結(jié)晶出FeSO44H2O，在56.7 ℃＜t＜64 ℃之間。實際上題中“僅在56.7 ℃、64 ℃溫度下可同時析出兩種晶體”這句話也告訴我們，除56.7 ℃、64 ℃溫度這兩個溫度不在范圍內(nèi)，其間的溫度都可達到實驗要求。 答案：(1)除油污　升高溫度，溶液堿性增強，去油污能力增強 (2)應該鐵屑過量(或反應后溶液中必須有鐵剩余)，否則溶液中可能有Fe3＋存在 (3)用冰水洗滌可降低洗滌過程中FeSO47H2O的損耗 (4)56.7 ℃＜t＜64 ℃ 9．硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4FeSO46H2O]為淺綠色晶體，實驗室中常以廢鐵屑為原料來制備，其步驟如下： 步驟1：將廢鐵屑放入碳酸鈉溶液中煮沸除油污，分離出液體，用水洗凈鐵屑。 步驟2：向處理過的鐵屑中加入過量的3 molL－1H2SO4溶液，在60 ℃左右使其反應到不再產(chǎn)生氣體，趁熱過濾，得FeSO4溶液。 步驟3：向所得FeSO4溶液中加入飽和(NH4)2SO4溶液，經(jīng)過“一系列操作”后得到硫酸亞鐵銨晶體。 請回答下列問題： (1)在步驟1的操作中，下列儀器中不必用到的有______(填編號)。 ①鐵架臺　②燃燒匙?、坼F形瓶?、軓V口瓶　⑤研缽 ⑥玻璃棒?、呔凭珶? (2)在步驟2中所加的硫酸必須過量，其原因是_______________________________。 (3)在步驟3中，“一系列操作”依次為_______、_______和過濾。 (4)本實驗制得的硫酸亞鐵銨晶體常含有Fe3＋雜質(zhì)。檢驗Fe3＋常用的試劑是__________，可以觀察到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)步驟1中加熱用到的儀器有鐵架臺、錐形瓶、酒精燈、石棉網(wǎng)、玻璃棒；將鐵屑和溶液分開，故采用過濾操作，用到的儀器有鐵架臺、燒杯、漏斗、玻璃棒。(2)過量的硫酸能保證鐵屑充分反應完，同時也能防止生成的硫酸亞鐵水解。(3)將所得的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾就得到想要的晶體。(4)Fe3＋檢驗常用的試劑是硫氰化鉀，如果溶液中含有Fe3＋，加入硫氰化鉀后溶液變?yōu)檠t色。 答案：(1)②④⑤　(2)過量的硫酸能保證鐵屑充分反應完，同時也能防止生成的硫酸亞鐵水解　(3)蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶　(4)KSCN　溶液呈現(xiàn)血紅色 10．無水MgBr2可用作催化劑。實驗室采用鎂屑與液溴為原料制備無水MgBr2，裝置如圖1，主要步驟如圖： 　 步驟1　三頸瓶中裝入10 g鎂屑和150 mL無水乙醚；裝置B中加入15 mL液溴。 步驟2　緩慢通入干燥的氮氣，直至溴完全導入三頸瓶中。 步驟3　反應完畢后恢復至常溫，過濾，濾液轉(zhuǎn)移至另一干燥的燒瓶中，冷卻至0 ℃，析出晶體，再過濾得三乙醚合溴化鎂粗品。 步驟4　室溫下用苯溶解粗品，冷卻至0 ℃，析出晶體，過濾，洗滌得三乙醚合溴化鎂，加熱至160 ℃分解得無水MgBr2產(chǎn)品。 已知：①Mg和Br2反應劇烈放熱；MgBr2具有強吸水性。 ②MgBr2＋3C2H5OC2H5MgBr23C2H5OC2H5 請回答： (1)儀器A的名稱是________。 實驗中不能用干燥空氣代替干燥N2，原因是________________________________。 (2)如將裝置B改為裝置C(圖2)，可能會導致的后果是__________。 (3)步驟3中，第一次過濾除去的物質(zhì)是__________。 (4)有關(guān)步驟4的說法，正確的是__________。 A．可用95%的乙醇代替苯溶解粗品 B．洗滌晶體可選用0 ℃的苯 C．加熱至160 ℃的主要目的是除去苯 D．該步驟的目的是除去乙醚和可能殘留的溴 (5)為測定產(chǎn)品的純度，可用EDTA(簡寫為Y4－)標準溶液滴定，反應的離子方程式： Mg2＋＋Y4－===MgY2－ ①滴定前潤洗滴定管的操作方法是________________________________________。 ②測定時，先稱取0.250 0 g無水MgBr2產(chǎn)品，溶解后，用 0.050 0 molL－1的EDTA標準溶液滴定至終點，消耗EDTA標準溶液26.50 mL，則測得無水MgBr2產(chǎn)品的純度是________(以質(zhì)量分數(shù)表示)。 解析：(1)儀器A為干燥管。本實驗要用鎂屑和液溴反應生成無水溴化鎂，所以裝置中不能有能與鎂反應的氣體，例如氧氣，所以不能用干燥的空氣代替干燥的氮氣。(2)將裝置B改為裝置C，當干燥的氮氣通入，會使氣壓變大，將液溴快速壓入三頸瓶，反應過快大量放熱而存在安全隱患。而裝置B是利用干燥的氮氣將溴蒸氣通入三頸燒瓶中，反應可以控制，防止太快。(3)步驟3過濾出去的是不溶于水的鎂屑。(4)A項，95%的乙醇中含有水，溴化鎂有強烈的吸水性，錯誤；B項，加入苯的目的是除去乙醚和溴，洗滌晶體用0 ℃的苯，可以減少產(chǎn)品的溶解，正確；C項，加熱至160 ℃的主要目的是分解三乙醚合溴化鎂得到溴化鎂，不是為了除去苯，錯誤；D項，該步驟是為了除去乙醚和溴，故正確。(5)①滴定前潤洗滴定管是需要從滴定管上口加入少量待裝液，傾斜著轉(zhuǎn)動滴定管，使液體潤濕內(nèi)壁，然后從下部放出，重復2～3次。②根據(jù)方程式分析，溴化鎂的物質(zhì)的量為0.050 0 molL－10.026 50 L＝0.001 325 mol，則溴化鎂的質(zhì)量為0.001 325 molL－1184 gmol－1＝0.243 8 g，溴化鎂的產(chǎn)品的純度＝100%＝97.5%。 答案：(1)干燥管　防止鎂屑與氧氣反應，生成的MgO阻礙Mg與Br2的反應 (2)會將液溴快速壓入三頸瓶，反應過快大量放熱而存在安全隱患 (3)鎂屑 (4)B、D (5)①從滴定管上口加入少量待裝液，傾斜著轉(zhuǎn)動滴定管，使液體潤濕內(nèi)壁，然后從下部放出，重復2～3次 ②97.5%