實驗2-4 硫酸亞鐵銨的制備

實驗2-4硫酸亞鐵銨的制備以硫酸亞鐵銨的制備已經(jīng)成為高考化學的一個熱點問題，因此我們有必要詳細的了解它的制備方法以及注意事項。硫酸亞鐵銨，商品名稱為摩爾鹽，其化學式為(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，淺綠色晶體是一種復鹽。易溶于水，難溶于酒精。(NH4)2SO4和硫酸亞鐵溶液混合，加熱濃縮即可制得硫酸亞鐵銨，其主要原理是在相同溫度下，硫酸亞鐵銨在水中的溶解度比FeSO4或(NH4)2SO4都小。寫出反應式：FeSO4＋(NH4)2SO4＋6H2O===(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓。一、制備方法：(1)Na2CO3溶液用以除油污的原因是Na2CO3水解呈堿性，加熱更有利于提高去污能力的原因是加熱促進Na2CO3水解，使堿性增強，提高去污能力。(2)將稱量好的Fe屑放入錐形瓶中，加入25mL3mol/LH2SO4，放在水浴中加熱至不再有氣體生成為止，再加入1mL3mol/LH2SO4，趁熱過濾，將濾液轉(zhuǎn)移至蒸發(fā)皿中。趁熱過濾的目的是為防止因冷卻使FeSO4晶體析出而造成損失，反應結束時再加入1mL3mol/LH2SO4的作用是抑制硫酸亞鐵水解，在制備FeSO4過程中常會出現(xiàn)黃色現(xiàn)象，避免這種現(xiàn)象的有效方法是Fe屑過量。(3)(NH4)2SO4與FeSO4混合后，緩緩加熱，濃縮至表面出現(xiàn)結晶薄膜為止。濃縮時能否蒸發(fā)至干，為什么？蒸干時溶液中的雜質(zhì)離子會被帶入晶體中；蒸干時晶體會受熱分解或被氧化。制得的晶體過濾后用無水乙醇洗滌而不用蒸餾水的原因是減少晶體在洗滌時的溶解；除去其表面的水分。(4)加熱濃縮硫酸亞鐵銨溶液的過程中，可能形成Fe3＋，原因是在高溫與空氣接觸的條件下，部分Fe2＋被氧化成Fe3＋。二、水解分析

(NH4)2Fe(SO4)2溶液的水解：銨根離子水解:NH4+

+H2O=NH3.H2O+H+

鐵離子水解:Fe3+

+3H2O=Fe(OH)3

+3H+

以上兩個可逆反應中，因為銨根離子水解與鐵離子水解都生成氫離子，這使得以上兩個水解平衡都向左移動，因此相互抑制。

一些雙水解就是由于相互促進水解而導致的，

如：Al3＋＋3HCO－＝Al(OH)3↓＋3CO2↑

其中：

Al3+

+3H2O=Al(OH)3

+3H+

HCO－+H2O=H2CO3

+OH-

從生成的H+和OH-就可以看出它們勢必會相互促進水解平衡向右移動。練習硫酸亞鐵銨的化學式為(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O，商品名為摩爾鹽．硫酸亞鐵可與硫酸銨生成硫酸亞鐵銨，一般硫酸亞鐵鹽在空氣中易被氧化，而形成摩爾鹽后就比較穩(wěn)定了．三種鹽的溶解度(單位為g/100g水)如下表溫度/℃102030405070(NH4)2SO473.075.478.081.084.591.9FeSO4?7H2O40.048.060.073.3－－(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O18.121.224.527.931.338.5實驗室欲制備硫酸亞鐵銨晶體，設計了如下方案．(1)完成實驗步驟中的填空：①稱取4g鐵屑，放入小燒杯，加入15mL10%Na2CO3溶液，小火加熱10min以除去______，倒掉溶液，用蒸餾水把鐵沖洗干凈，干燥，備用；②將處理好的鐵屑放入小燒杯，加入15mL3mol/LH2SO4溶液，水浴加熱至不再有氣體生成為止，趁熱過濾去剩余鐵屑，并用少量熱水洗滌燒杯及濾紙，并將濾液和洗滌液一起轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中，則蒸發(fā)皿中溶液的溶質(zhì)為______(填名稱，不考慮水解)，其物質(zhì)的量約為______mol；③加入______g硫酸銨到蒸發(fā)皿中，緩緩加熱、濃縮至表面出現(xiàn)結晶膜為止、冷卻，得硫酸亞鐵銨晶體．(2)回答下列問題：①硫酸亞鐵溶液在空氣中易被氧化變質(zhì)，操作時應注意：A______；B______；②加熱、濃縮溶液時，不濃縮至干的理由是______；③硫酸亞鐵和硫酸銨的混合溶液加熱濃縮就能得到硫酸亞鐵銨晶體，其原因是______；④稱取兩份質(zhì)量均為1.96g的該硫酸亞鐵銨，制成溶液．用未知濃度的KMnO4酸性溶液進行滴定．Ⅰ)滴定時，將KMnO4酸性溶液裝在______(酸式或堿式)滴定管，操作時用______手拿錐形瓶；Ⅱ)已知MnO－被還原為Mn2＋，試寫出該滴定過程中的離子方程式：______；Ⅲ)判斷該反應到達滴定終點的現(xiàn)象為______；Ⅳ)假設到達滴定終點時，用去VmLKMnO4酸性溶液，則該KMnO4酸性溶液的濃度為______mol/L．答案：(1)①鐵屑表面的油污屬于酯類，在熱堿性溶液中能被水解掉，故答案為：鐵屑表面的油污；②鐵和稀硫酸反應的產(chǎn)物是硫酸亞鐵，根據(jù)反應：Fe＋H2SO4═FeSO4＋H2↑，消耗的稀硫酸的量和生成的硫酸亞鐵的量相等即N=0.015L×3mol/L=0.045mol，故答案為：硫酸亞鐵；0.045；③根據(jù)(NH4)2Fe(SO4)2?6H2O～(NH4)2SO4～FeSO4，則硫酸銨的物質(zhì)的量為0.045mol，質(zhì)量m=n×M=0.045mol×132g/mol=5.94g，故答案為：5.94；(2)①硫酸亞鐵溶液在空氣中易被氧化變質(zhì)，為避開氧氣的氧化，要求過濾洗滌操作速度要快并且步驟③要緩緩加熱，避免沸騰；故答案為：過濾洗滌操作速度要快；步驟③要緩緩加熱，避免沸騰；②硫酸亞鐵銨晶體中的結晶水受熱容易失去，蒸干會使晶體分解，故答案為：因為析出的是硫酸亞鐵銨晶體，帶有結晶水，蒸干會使晶體分解；③根據(jù)表中所示的在不同溫度下的溶解度數(shù)據(jù)，可以看出相同溫度下硫酸亞鐵銨晶體在水中的溶解度比硫酸亞鐵和硫酸銨的溶解度小，所以將硫酸亞鐵和硫酸銨的混合溶液加熱濃縮就能得到硫酸亞鐵銨晶體，故答案為：因為相同溫度下硫酸亞鐵銨晶體在水中的溶解度比硫酸亞鐵和硫酸銨的溶解度?。虎堍?高錳酸鉀具有強氧化性，能腐蝕堿式滴定管的橡皮管，所以將KMnO4酸性溶液裝在酸式滴定管中，滴定時右手拿錐形瓶，左手控制活塞，故答案為：酸式；右；Ⅱ)高錳酸根具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，氧化還原反應為：5Fe2＋＋MnO－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，故答案為：5Fe2＋＋MnO－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；Ⅲ)高錳酸鉀本身有顏色，滴定亞鐵離子不需要指示劑，當?shù)渭幼詈笠坏稳芤汉?，溶液變成紫紅色，30S內(nèi)不褪色，說明達到滴定終點，故答案為：當?shù)渭幼詈笠坏稳芤汉?，溶液變成紫紅色，30S內(nèi)不褪色，說明達到滴定終點；Ⅳ)1·96g硫酸亞鐵銨晶體的物質(zhì)的量n=m÷M=1.96g÷392g/mol