1、
硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化学中的重要试剂。隔绝空气加热至500℃时硫酸亚铁铵能完全分解,分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。
[实验探究]某化学小组选用如图所示部分装置迸行实验(夹持装备略)
实验I验证分解产物中含有氨气和水蒸气,并探究残留固体成分。
(1)所选用装置的正确连接顺序为___(填装置的字母序号)。
(2)A中固体完全分解后变为红棕色粉末,设计实验证明A中残留固体仅为Fe2O3,而不含FeO或Fe3O4:___。
实验Ⅱ探究分解产物中的硫氧化物,连接装置A−E−F−B进行实验。
(3)实验过程中观察到:E中没有明显现象,F中溶液褪色,据此得出的结论是___。
(4)实验证明(NH4)2Fe(SO4)2受热分解除生成上述产物外,还有N2产生,写出A中反应的化学方程式___。
Ⅲ、为测定硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O晶体纯度,某学生取mg硫酸亚铁铵样品配成500mL溶液,根据物质组成,设计了如下三个实验方案,请回答:
方案一:取20.00mL硫酸亚铁铵溶液于锥形瓶,用0.1000mol·L-1的酸性KMnO4溶液进行滴定。
方案二:取20.00mL硫酸亚铁铵溶液进行如下实验。
方案三:(通过NH4+测定)实验设计如图所示。取20.00mL硫酸亚铁铵溶液进行该实验。
(5)若实验操作都正确,但方案一的测定结果总是小于方案二,其可能原因是___。
(6)方案三选择装置___(填图一或图二)较为合理,判断理由是___。若测得NH3的体积为VL(已折算为标准状况下),则该硫酸亚铁铵晶体的纯度为___(列出计算式即可,不用简化)。
ACBD 残留固体仅为Fe2O3,而不含FeO或Fe3O4 分解产物中有SO2,没有SO3 2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O Fe2+已被空气中的O2部分氧化 图二 图一,导管插入液面下,会产生倒吸,且用洗气法不能收集气体;图二,导管口位于液面上,符合排液集气的要求
(1)由装置图可知,要检验NH3,需使用溶有酚酞的水,即D装置;要检验水蒸气,需使用无水硫酸铜,即C装置;且应先检验水蒸气,后检验NH3;在检验NH3前,还需把硫的氧化物处理掉,否则会干扰NH3的检验。
(2)要检验A中不含FeO或Fe3O4,实质上是检验Fe2+不存在,所以使用检验Fe2+的试剂进行检验,而不是检验Fe3+。
(3)实验过程中观察到:E中没有明显现象,即不含SO3;F中溶液褪色,即含有SO2。
(4)(NH4)2Fe(SO4)2受热分解产物为氧化铁、二氧化硫、氨气、水蒸气、N2,由此写出并配平A中反应的化学方程式。
(5)方案一是用酸性KMnO4溶液测定Fe2+的量,由此求出硫酸亚铁铵的含量;方案二是利用氯化钡测定溶液中SO42-的量,由此求出硫酸亚铁铵的含量,因为SO42-不会变质,而Fe2+易被空气中的O2氧化,会导致所用KMnO4溶液的体积减小,从而使测定结果偏小。
(6)方案三中,图一使用洗气法收集氨气,图二使用量气管量取气体体积,前一方法无法测定气体体积,后一方法只要注意尽可能不让氨气溶解于量气管内的液体,就可减少误差。利用NH3的体积及硫酸亚铁铵的化学式,求出硫酸亚铁铵晶体的质量,再除以样品的质量,即可求出样品的纯度。
(1)由前面分析知,要检验NH3,首先用A装置让硫酸亚铁铵分解,然后利用C装置检验水蒸气,再利用B装置除去硫的氧化物,最后用D装置检验NH3,从而得出装置的连接顺序为ACBD;答案为:ACBD;
(2)要检验A中不含FeO或Fe3O4,实质上是检验Fe2+不存在。检验方法为:取少量A中残留固体,加入适量的稀硫酸让其完全溶解,向溶液中滴加少量的KMnO4酸性溶液,若溶液不褪色,则表明残留固体仅为Fe2O3,而不含FeO或Fe3O4;答案为:残留固体仅为Fe2O3,而不含FeO或Fe3O4;
(3)实验过程中观察到:E中没有明显现象,即不含SO3;F中溶液褪色,即含有SO2。由此得出的结论为:分解产物中有SO2,没有SO3;答案为:分解产物中有SO2,没有SO3;
(4)(NH4)2Fe(SO4)2受热分解产物为氧化铁、二氧化硫、氨气、水蒸气、N2,A中反应的化学方程式为2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O;答案为:2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+4SO2↑+2NH3↑+N2↑+5H2O;
(5)方案一是用酸性KMnO4溶液测定Fe2+的量,由此求出硫酸亚铁铵的含量;方案二是利用氯化钡测定溶液中SO42-的量,由此求出硫酸亚铁铵的含量,因为SO42-不会变质,而Fe2+易被空气中的O2氧化,会导致所用KMnO4溶液的体积减小,从而使测定结果偏小;答案为:Fe2+已被空气中的O2部分氧化;
(6)方案三中,图一使用洗气法收集氨气,图二使用量气管量取气体体积,前一方法无法测定气体体积,后一方法只要注意尽可能不让氨气溶解于量气管内的液体,就可减少误差;
答案为:图二;图一,导管插入液面下,会产生倒吸,且用洗气法不能收集气体;图二,导管口位于液面上,符合排液集气的要求;
标况下VLNH3的物质的量为L/mol,mg硫酸亚铁铵的物质的量为,硫酸亚铁铵纯度:;答案为:。
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