Question

【題目】綠礬(FeSO4·7H2O)在化學合成上用作還原劑及催化劑。工業上常用廢鐵屑溶于一定濃度的硫酸溶液制備綠礬。

(1)98% 1.84g/cm3的濃硫酸在稀釋過程中，密度下降，當稀釋至50%時，密度為1.4g/cm3，50%的硫酸物質的量濃度為________(保留兩位小數)，50%的硫酸與30%的硫酸等體積混合，混合酸的濃度為_______(填>、<、=)40%。

(2)將111.2g綠礬（FeSO47H2O，式量為278）在高溫下加熱，充分反應后生成Fe2O3固體和SO2、SO3、水的混合氣體，則生成Fe2O3的質量為_______g；SO2為_______mol。實驗室可用以下方法制備摩爾鹽晶體[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，式量為392]。

(3)將4.88g鐵屑(含Fe2O3)與25mL 3mol/L H2SO4充分反應后，得到FeSO4和H2SO4的混合溶液，稀釋溶液至100mL，測得其pH=1。鐵屑中Fe2O3的質量分數是________（保留兩位小數）。

(4)向上述100mL溶液中加入與該溶液中FeSO4等物質的量的(NH4)2SO4晶體，待晶體完全溶解后蒸發掉部分水，冷卻至t℃，析出摩爾鹽晶體12.360g，剩余溶液的質量為82.560g。t℃時，計算(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O的溶解度。_______（保留兩位小數）。

Answer 1

【答案】7.14 mol/L > 32 0.2 0.66(或66%) 22.35g

【解析】

(1)根據c=計算出密度為1.4g/cm3、質量分數為50%的硫酸物質的量濃度；假設密度相同，混合后質量分數為40%，由于硫酸的質量分數越大，溶液中含有的硫酸的質量越大，所以混合后硫酸的質量分數大于40%；

(2)發生 ，結合n=及反應計算；

(3)先根據溶液的pH計算剩余硫酸的物質的量，再根據方程式計算氧化鐵的質量，根據質量分數公式計算氧化鐵的質量分數；

(4)根據原子守恒計算生成硫酸亞鐵的物質的量及莫爾鹽的物質的量，根據析出的晶體計算溶液中莫爾鹽的質量，再根據，計算其溶解度。

(1)密度為1.4g/cm3、質量分數為50%的硫酸物質的量濃度為c=mol/L≈7.14mol/L；假如50%的硫酸與30%的硫酸密度相同，則混合后硫酸的質量分數為40%，由于50%的硫酸的密度大于30%的硫酸，所以混合后溶液中硫酸的質量偏大，硫酸的質量分數大于40%；

(2)n(FeSO47H2O)==0.4mol，由可知，生成Fe2O3的質量為0.4mol××160g/mol=32g，SO2為0.4mol×=0.2mol；

(3)根據題意知，稀釋溶液至100mL，測得其pH=1，溶液中還有酸剩余，剩余的n(H2SO4)=0.1mol/L××0.1L=0.005mol，則參加反應的n(H2SO4)=0.025L×3mol/L-0.005mol=0.07mol。設鐵的物質的量是m，氧化鐵的質量是n，發生反應的方程式Fe+Fe2O3+3H2SO4=3FeSO4+3H2O，Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，則根據固體的質量和硫酸的物質的量可知，56m+160n=4.88，mn+3n=0.07，解得n=0.02mol，m=0.03mol，所以鐵屑中Fe2O3的質量分數是×100%=0.66(或66%)；

(4)根據以上結合原子守恒知，n(FeSO4)=n(Fe)+2n(Fe2O3)=(0.03+0.04)mol=0.07mol，根據莫爾鹽的化學式知，n[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]= n(FeSO4)=0.07mol，溶液中莫爾鹽的質量為0.07mol×392g/mol-12.360g=15.08g，設莫爾鹽的溶解度為x，則=，解得x=22.35g。