课题1 硫酸亚铁铵的制备
一、硫酸亚铁铵的制备
1．实验原理：硫酸亚铁铵俗称摩尔盐，浅绿色晶体，易溶于水，在空气中比一般的亚
－
铁盐稳定，不易被氧化。FeSO4在空气中容易被氧化，可以用SCN来检验FeSO4溶液是否变质。由于硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组成它的简单盐硫酸铵和硫酸亚铁要小，只要将它们按一定的比例在水中溶解、混合，即可制得硫酸亚铁铵的晶体。
其方法为：将金属铁溶于稀硫酸，制备硫酸亚铁。 Fe＋H2SO4＝FeSO4＋H2↑
将制得的硫酸亚铁溶液与等物质的量的(NH4)2SO4在溶液中混合，经加热浓缩、冷却后得到溶解度较小的硫酸亚铁铵晶体。
FeSO4＋(NH4)2SO4＋6H2O===(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 确定(NH4)2SO4质量的方法：Fe～FeSO4～(NH4)2SO4
m1(Fe)－m2(Fe)
m[(NH4)2SO4]＝×132
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2．实验操作要点
(1)铁屑要首先除油污，因为废铁屑表面有油污，如果不除去不利于铁屑与硫酸的反应。根据盐类水解的知识可知，升高温度，促进Na2CO3的水解，溶液碱性增强，去油污能力增强，所以除污用热的碳酸钠溶液。
(2)铁与稀硫酸反应时为加快反应速度需加热，但最好控制温度在60 ℃以下。若温度超过60 ℃易生成FeSO4·H2O白色晶体，过滤时会残留在滤纸上而降低产量，对(NH4)2SO4的物质的量的确定也有影响，会使(NH4)2SO4的物质的量偏高。
(3)反应中铁要稍过量。铁与稀硫酸反应临近结束时，可剩下一点铁屑，这是因为有Fe
3＋3＋
存在可以还原生成的Fe，减少产物中的Fe杂质。
(4)铁屑溶于酸时要注意分次补充少量水，以防止硫酸亚铁晶体析出。
(5)过滤FeSO4时一定要趁热过滤，因为FeSO4在低温时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有FeSO4·7H2O析出。过滤完后用少量的热水洗涤2～3次，但所用热水不可过多，否则后面浓缩结晶溶液时所用时间较长。
(6)在室温下将称出的(NH4)2SO4完全溶解在适量的水中配制成饱和溶液，然后倒入至上一步实验得到的FeSO4溶液中。缓慢蒸发浓缩至溶液表面刚出现晶膜时为止，此时不宜搅动。待冷却到室温时才能过滤，因为摩尔盐在高温时溶解度大，高温时过滤产量低。
(7)洗涤摩尔盐用无水乙醇，不能用水。摩尔盐不溶于乙醇，但易溶于水，用无水乙醇可以除去水，易于干燥。
(8)若直接用实验室提供的已知浓度的FeSO4溶液来制备摩尔盐，可以根据FeSO4溶液的浓度与所取溶液计算出FeSO4的物质的量n(FeSO4)，再称取与FeSO4等物质的量的硫酸铵的质量m[(NH4)2SO4]，常温下将(NH4)2SO4配成饱和溶液待用。向已知浓度的FeSO4溶液中加少量铁粉与硫酸加热浓缩，趁热过滤后与配好的(NH4)2SO4饱和溶液混合，然后缓缓加热浓缩，其余步骤同教材实验。
【例1】硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，商品名为摩尔盐。可由硫酸亚铁与硫酸铵反应生成硫酸亚铁铵，硫酸亚铁盐在空气中易被氧化，而形成摩尔盐后就比较稳定了。三种盐的溶解度(单位为g/100 g水)如下表： 温度/℃ 10 20 30 40 50 70 (NH4)2SO4 73.0 75.4 78.0 81.0 84.5 91.9 FeSO4·7H2O 40.0 48.0 60.0 73.3 － － (NH4)2SO4·FeSO4·618.1 21.2 24.5 27.9 － － H2O (一)实验室制取少量摩尔盐的流程如下： 1
试回答下列问题：
(1)步骤1中加入10%Na2CO3溶液的主要作用是除去铁屑表面的油污，简述其除去油污的原理______________________________。
(2)将(NH4)2SO4与FeSO4混合后加热、浓缩，停止加热的时机是________________。 (3)步骤4中析出的晶体不含(NH4)2SO4和FeSO4的原因是_______________，理论上制得的摩尔盐的质量为__________。
(二)称取两份质量均为1.96 g的该硫酸亚铁铵，制成溶液。用未知浓度的酸性KMnO4
溶液进行滴定。
(1)滴定时，将酸性KMnO4溶液装在__________(填“酸式”或“碱式”)滴定管中。试写出该滴定过程中的离子方程式：________________________________________；
(2)判断该反应到达滴定终点的现象为__________________________________；
(3)假设到达滴定终点时，用去V mL酸性KMnO4溶液，则该酸性KMnO4溶液的浓度为
－1
__________mol·L。
解析：(一)(1)Na2CO3会发生水解反应使溶液呈碱性，碱性条件下酯类物质发生水解反
2＋
应；(2)蒸发时不能将水蒸干，因为Fe容易被氧化；(3)通过比较表格中数据发现，在相同温度下，(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的溶解度比(NH4)2SO4、FeSO4小，所以析出的是(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，参加反应铁的质量为(m1—m2)g，根据铁元素的质量守恒：Fe～(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，求出摩尔盐的质量为：7(m1—m2)g。(二)(1)酸性KMnO4溶液具有强
2＋3＋－
氧化性，能够氧化橡胶管，应该用酸式滴定管盛装；(2)Fe被氧化为Fe，MnO4被还原成2＋
Mn，则滴定终点时，无色变为紫色，若30 s内不褪色，说明达到滴定终点；(3)依据关系
2＋－2＋
式：5Fe～MnO4，1.96 g的该硫酸亚铁铵的物质的量为0.005 mol，则n(Fe)＝0.005 mol，
－－－1
所以求出n(MnO4)＝0.001 mol，c(MnO4)＝1/Vmol·L。
答案：(一)(1)热的Na2CO3溶液呈较强的碱性，在碱性条件下使油脂充分水解而除去 (2)浓缩至液体表面出现晶膜
(3)在相同温度下，(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的溶解度比(NH4)2SO4、FeSO4小 7(m1—m2) g
2＋－＋3＋2＋
(二)(1)酸式 5Fe＋MnO4＋8H＝5Fe＋Mn＋4H2O
(2)当最后一滴酸性KMnO4溶液滴下时，溶液变成紫色，30 s内不褪色，说明达到滴定终点 (3)1/V
1－1硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，又名摩尔盐，是分析化学中常用的还原剂。某化学研究小组设计如下实验来制备摩尔盐并测定硫酸亚铁铵的纯度。
步骤一：铁屑的处理与称量。在盛有适量铁屑的锥形瓶中加入Na2CO3溶液，加热，过滤、洗涤、干燥、称量，质量记为m1。
步骤二：FeSO4的制备。将上述铁屑加入到一定量的稀硫酸中，充分反应后过滤并用少量热水洗涤锥形瓶和滤纸。滤液及洗涤液完全转移至蒸发皿中。滤渣干燥后称重，质量记为m2。
步骤三：硫酸亚铁铵的制备。准确称取所需质量的(NH4)2SO4加入“步骤二”中的蒸发皿中，缓缓加热一段时间后停止，冷却，待硫酸亚铁铵结晶后过滤。晶体用无水乙醇洗涤并自然干燥，称量所得晶体质量。
步骤四：用比色法测定硫酸亚铁铵的纯度。 回答下列问题：
(1)步骤三中称取的(NH4)2SO4质量为__________。 (2)①铁屑用Na2CO3溶液处理的目的是__________。制备FeSO4溶液时，用下图装置趁热
2
过滤，原因是__________。
②将(NH4)2SO4与FeSO4混合后加热、浓缩，停止加热的时机是__________。
3＋
③比色法测定硫酸亚铁铵纯度的实验步骤为：Fe标准色阶的配制、待测硫酸亚铁铵溶液的配制、比色测定。标准色阶和待测液配制时除均需加入少量稀盐酸外，还应注意的问题是__________。
④该实验最终通过__________确定硫酸亚铁铵产品等级。
1－2在足量的稀氯化亚铁溶液中，加入1～2滴液溴，振荡后溶液变为黄色。 (1)甲同学认为这不是发生化学反应所致，使溶液变黄色的物质是__________(填粒子的化学式，下同)；乙同学认为这是发生化学反应所致，使溶液变黄色的物质是__________。
(2)现提供以下试剂： A．酸性高锰酸钾溶液 B．氢氧化钠溶液 C．四氯化碳 D．硫氰化钾溶液
请判断哪位同学的推断是正确的，并用两种方法加以验证，写出选用的试剂编号及实验中观察到的现象。
______同学正确 选用试剂 实验现象 第一种方法 第二种方法 (3)根据上述实验推测，若在稀溴化亚铁溶液中通入氯气，首先被氧化的离子是__________；若选用淀粉碘化钾溶液来判断哪位同学的推断是正确的，你认为是否可以？__________。理由是__________________________。
二、“铁三角”的转化关系
3＋2＋
铁的变价特征是本节知识的重点和难点，在领会Fe具有氧化性、Fe既有氧化性又有还原性、Fe具有还原性的基础上掌握铁及其化合物的重要性质。
①Fe―→Fe：铁与氧化性比较弱的非金属(如S、I2)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)、不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应，都会实现这种转化。
2＋
②Fe―→Fe：比较活泼的金属(如Al、Zn)能从亚铁盐溶液中置换出铁。如：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe。
3＋
③Fe―→Fe：铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。
3＋
④Fe―→Fe：铁盐溶液与活泼的金属(K、Na、Ca除外)反应。如： 2FeCl3＋3Zn(足量)===2Fe＋3ZnCl2。
2＋3＋
⑤Fe―→Fe：亚铁盐与强氧化剂反应。如： 2FeCl2＋Cl2＝2FeCl3
3＋2＋
⑥Fe―→Fe：铁盐溶液与比较强的还原剂反应。如：Fe＋2FeCl3===3FeCl2。
2＋
3
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