实验2-4 硫酸亚铁铵的制备

实验2-4硫酸亚铁铵的制备以硫酸亚铁铵的制备已经成为高考化学的一个热点问题，因此我们有必要详细的了解它的制备方法以及注意事项。硫酸亚铁铵，商品名称为摩尔盐，其化学式为(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，浅绿色晶体是一种复盐。易溶于水，难溶于酒精。(NH4)2SO4和硫酸亚铁溶液混合，加热浓缩即可制得硫酸亚铁铵，其主要原理是在相同温度下，硫酸亚铁铵在水中的溶解度比FeSO4或(NH4)2SO4都小。写出反应式：FeSO4＋(NH4)2SO4＋6H2O===(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓。一、制备方法：(1)Na2CO3溶液用以除油污的原因是Na2CO3水解呈碱性，加热更有利于提高去污能力的原因是加热促进Na2CO3水解，使碱性增强，提高去污能力。(2)将称量好的Fe屑放入锥形瓶中，加入25mL3mol/LH2SO4，放在水浴中加热至不再有气体生成为止，再加入1mL3mol/LH2SO4，趁热过滤，将滤液转移至蒸发皿中。趁热过滤的目的是为防止因冷却使FeSO4晶体析出而造成损失，反应结束时再加入1mL3mol/LH2SO4的作用是抑制硫酸亚铁水解，在制备FeSO4过程中常会出现黄色现象，避免这种现象的有效方法是Fe屑过量。(3)(NH4)2SO4与FeSO4混合后，缓缓加热，浓缩至表面出现结晶薄膜为止。浓缩时能否蒸发至干，为什么？蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中；蒸干时晶体会受热分解或被氧化。制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤而不用蒸馏水的原因是减少晶体在洗涤时的溶解；除去其表面的水分。(4)加热浓缩硫酸亚铁铵溶液的过程中，可能形成Fe3＋，原因是在高温与空气接触的条件下，部分Fe2＋被氧化成Fe3＋。二、水解分析

(NH4)2Fe(SO4)2溶液的水解：铵根离子水解:NH4+

+H2O=NH3.H2O+H+

铁离子水解:Fe3+

+3H2O=Fe(OH)3

+3H+

以上两个可逆反应中，因为铵根离子水解与铁离子水解都生成氢离子，这使得以上两个水解平衡都向左移动，因此相互抑制。

一些双水解就是由于相互促进水解而导致的，

如：Al3＋＋3HCO－＝Al(OH)3↓＋3CO2↑

其中：

Al3+

+3H2O=Al(OH)3

+3H+

HCO－+H2O=H2CO3

+OH-

从生成的H+和OH-就可以看出它们势必会相互促进水解平衡向右移动。练习硫酸亚铁铵的化学式为(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O，商品名为摩尔盐．硫酸亚铁可与硫酸铵生成硫酸亚铁铵，一般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/100g水)如下表温度/℃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实验室欲制备硫酸亚铁铵晶体，设计了如下方案．(1)完成实验步骤中的填空：①称取4g铁屑，放入小烧杯，加入15mL10%Na2CO3溶液，小火加热10min以除去______，倒掉溶液，用蒸馏水把铁冲洗干净，干燥，备用；②将处理好的铁屑放入小烧杯，加入15mL3mol/LH2SO4溶液，水浴加热至不再有气体生成为止，趁热过滤去剩余铁屑，并用少量热水洗涤烧杯及滤纸，并将滤液和洗涤液一起转移到蒸发皿中，则蒸发皿中溶液的溶质为______(填名称，不考虑水解)，其物质的量约为______mol；③加入______g硫酸铵到蒸发皿中，缓缓加热、浓缩至表面出现结晶膜为止、冷却，得硫酸亚铁铵晶体．(2)回答下列问题：①硫酸亚铁溶液在空气中易被氧化变质，操作时应注意：A______；B______；②加热、浓缩溶液时，不浓缩至干的理由是______；③硫酸亚铁和硫酸铵的混合溶液加热浓缩就能得到硫酸亚铁铵晶体，其原因是______；④称取两份质量均为1.96g的该硫酸亚铁铵，制成溶液．用未知浓度的KMnO4酸性溶液进行滴定．Ⅰ)滴定时，将KMnO4酸性溶液装在______(酸式或碱式)滴定管，操作时用______手拿锥形瓶；Ⅱ)已知MnO－被还原为Mn2＋，试写出该滴定过程中的离子方程式：______；Ⅲ)判断该反应到达滴定终点的现象为______；Ⅳ)假设到达滴定终点时，用去VmLKMnO4酸性溶液，则该KMnO4酸性溶液的浓度为______mol/L．答案：(1)①铁屑表面的油污属于酯类，在热碱性溶液中能被水解掉，故答案为：铁屑表面的油污；②铁和稀硫酸反应的产物是硫酸亚铁，根据反应：Fe＋H2SO4═FeSO4＋H2↑，消耗的稀硫酸的量和生成的硫酸亚铁的量相等即N=0.015L×3mol/L=0.045mol，故答案为：硫酸亚铁；0.045；③根据(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O～(NH4)2SO4～FeSO4，则硫酸铵的物质的量为0.045mol，质量m=n×M=0.045mol×132g/mol=5.94g，故答案为：5.94；(2)①硫酸亚铁溶液在空气中易被氧化变质，为避开氧气的氧化，要求过滤洗涤操作速度要快并且步骤③要缓缓加热，避免沸腾；故答案为：过滤洗涤操作速度要快；步骤③要缓缓加热，避免沸腾；②硫酸亚铁铵晶体中的结晶水受热容易失去，蒸干会使晶体分解，故答案为：因为析出的是硫酸亚铁铵晶体，带有结晶水，蒸干会使晶体分解；③根据表中所示的在不同温度下的溶解度数据，可以看出相同温度下硫酸亚铁铵晶体在水中的溶解度比硫酸亚铁和硫酸铵的溶解度小，所以将硫酸亚铁和硫酸铵的混合溶液加热浓缩就能得到硫酸亚铁铵晶体，故答案为：因为相同温度下硫酸亚铁铵晶体在水中的溶解度比硫酸亚铁和硫酸铵的溶解度小；④Ⅰ)高锰酸钾具有强氧化性，能腐蚀碱式滴定管的橡皮管，所以将KMnO4酸性溶液装在酸式滴定管中，滴定时右手拿锥形瓶，左手控制活塞，故答案为：酸式；右；Ⅱ)高锰酸根具有氧化性，亚铁离子具有还原性，氧化还原反应为：5Fe2＋＋MnO－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，故答案为：5Fe2＋＋MnO－＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O；Ⅲ)高锰酸钾本身有颜色，滴定亚铁离子不需要指示剂，当滴加最后一滴溶液后，溶液变成紫红色，30S内不褪色，说明达到滴定终点，故答案为：当滴加最后一滴溶液后，溶液变成紫红色，30S内不褪色，说明达到滴定终点；Ⅳ)1·96g硫酸亚铁铵晶体的物质的量n=m÷M=1.96g÷392g/mol