Question

【題目】硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶，在實驗室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨，具體流程如下：

回答下列問題：

（1）步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，方法是_________________。

（2）步驟②需要加熱的目的是_________________，溫度保持80~95 ℃，采用的合適加熱方式是_________________。鐵屑中含有少量硫化物，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要凈化處理，合適的裝置為_________________（填標(biāo)號）。

（3）步驟③中選用足量的H2O2，理由是_________________。分批加入H2O2，同時為了_________________，溶液要保持pH小于0.5。

（4）步驟⑤的具體實驗操作有______________，經(jīng)干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。

（5）采用熱重分析法測定硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù)，將樣品加熱到150 ℃時，失掉1.5個結(jié)晶水，失重5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學(xué)式為______________。

Answer 1

【答案】堿煮水洗 加快反應(yīng) 熱水浴 C 將Fe2+全部氧化為Fe3+；不引入雜質(zhì) 防止Fe3+水解 加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾（洗滌） NH4Fe(SO4)212H2O

【解析】

（1）步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，油污在堿性條件下容易水解，所以工業(yè)上常常用熱的碳酸鈉溶液清洗，即堿煮水洗；

（2）步驟②需要加熱的目的是為了加快反應(yīng)速率；溫度保持80~95 ℃，由于保持溫度比較恒定且低于水的沸點，故采用的合適加熱方式是水浴加熱（熱水浴）；鐵屑中含有少量硫化物，硫化物與硫酸反應(yīng)生成硫化氫氣體，可以用氫氧化鈉溶液吸收，為了防止倒吸可以加裝倒置的漏斗，故選擇C裝置；

（3）步驟③中選用足量的H2O2，H2O2可以將Fe2+氧化為Fe3+，且H2O2的還原產(chǎn)物為H2O，不會引入新的雜質(zhì)，故理由是：將Fe2+全部氧化為Fe3+，不引入新的雜質(zhì)。因為H2O2本身易分解，所以在加入時需分量加入，同時為了防止Fe3+水解，溶液要保持pH小于0.5；

（4）為了除去可溶性的硫酸銨、鐵離子等，需要經(jīng)過的步驟為：加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾（洗滌）；

（5）設(shè)硫酸鐵銨的化學(xué)式為NH4Fe(SO4)2xH2O，其相對分子質(zhì)量為266+18x，1.5個水分子的相對分子質(zhì)量為1.5×18=27，則27/(266+18x)=5.6%，解得x=12，則硫酸鐵銨的化學(xué)式為NH4Fe(SO4)212H2O。