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题组训练过关
物质组成的测定
1.(2024·全国卷Ⅰ·27)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是 __________________。 (2)
步
骤
②
需
要
加
热
的
目
的
是
______________________________________,
温度保持80～95 ℃,采用的合适加热方式是________。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为________(填标号)。
(3)
步
骤
③
中
选
用
足
量
的
H2O2,
理
由
是
______________________________。
分批加入H2O2,同时为了____________,溶液要保持pH小于0.5。 (4)
步
骤
⑤
的
具
体
实
验
操
作
有
______________________________________, 经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为____________。
【解析】(1)铁屑表面的油污主要是油脂类的物质,所以可以加入热碱液使其水解除去。
(2)步骤②需要加热的目的是加快反应速率,加速铁与稀硫酸的反应;温度保持80～95 ℃,在100 ℃以下,所以主要采取的是热水浴的方式进行加热;因硫化物主要产生的是二氧化硫,二氧化硫易溶于水且与碱发生反应,所以应用防止倒吸的装置。
(3)步骤②中得到的滤液的主要成分是硫酸亚铁,而步骤③之后溶液的主要成分是硫酸铁,所以加入足量的H2O2的目的是将溶液中的Fe2+转换成Fe3+;当pH过大时,Fe3+会产生沉淀,所以溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤主要是将溶液中的固体进行结晶,所以具体实验操作是加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤),经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)设硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2·xH2O,其相对分子质量为266+18x,1.5个水分子的相对分子质量为1.5×18=27,则
×100%=5.6%,解得x=12,则硫酸铁铵的化学式为
NH4Fe(SO4)2·12H2O。
答案:(1)碱煮水洗 (2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+,不引入杂质 防止Fe3+水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) (5)NH4Fe(SO4)2·12H2O 【加固训练】
KBr可用于光谱分析和化学分析等。
(1)制备KBr的一种方法如下:80℃时,向溶有CO(NH2)2的KOH溶液中缓慢加入Br2,至pH为6～7时反应完全,生成CO2、N2等。该反应的化学方程式为____________。
(2)KBr可用于测定苯酚(C6H5OH)样品的纯度,方法如下:取0.500 0 g苯酚试样,用NaOH溶液溶解后定容成250.00 mL溶液;移取25.00 mL该溶液,加入25.00 mL 0.030 00 mol·L-1的KBrO3(含过量KBr)标准溶液,然后加入足量盐酸,充分反应后再加足量KI溶液,充分反应;用0.100 0 mol·L-1Na2S2O3溶液滴定至淡黄色,加入指示剂,继续滴定至终点,用去16.20 mL。测定过程中物质的转化关系如下:
①加入的指示剂为__________。 ②计算苯酚样品的纯度(写出计算过程)。
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