《2025年红对勾高考一轮复习金卷化学》

19. Ⅰ. 绿矾（FeSO₄·7H₂O）在化学合成中用作还原剂及催化剂。工业上常用废铁屑溶于一定浓度的硫酸溶液制备绿矾。
（1）98％ 1.84 g·cm⁻³的浓硫酸在稀释过程中，密度下降，当稀释至50％时，密度为1.4 g·cm⁻³，50％的硫酸溶液物质的量浓度为________（结果保留两位小数），50％的硫酸溶液与30％的硫酸溶液等体积混合，混合酸溶液的溶质质量分数________（填“＞”“＜”或“＝”）40％。
（2）将111.2 g绿矾（FeSO₄·7H₂O，相对分子质量为278）在高温下加热，充分反应后生成Fe₂O₃固体和SO₂、SO₃、水的混合气体，则生成Fe₂O₃的质量为________g，SO₂的物质的量为________mol。
Ⅱ. 实验室可用以下方法制备莫尔盐晶体[(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O，相对分子质量为392]。
（3）将4.88 g铁屑（含Fe₂O₃）与25 mL 3 mol·L⁻¹ H₂SO₄溶液充分反应后，得到FeSO₄和H₂SO₄的混合溶液，稀释溶液至100 mL，测得其pH = 1。铁屑中Fe₂O₃的质量分数是________（结果保留两位小数）。
（4）向上述100 mL溶液中加入与该溶液中FeSO₄等物质的量的(NH₄)₂SO₄晶体，待晶体完全溶解后蒸发掉部分水，冷却至t ℃，析出莫尔盐晶体12.360 g，剩余溶液的质量为82.560 g。t ℃时，(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O的溶解度为________（结果保留两位小数）。

答案：
(1)7.14mol·L⁻¹　＞　
(2)32　0.2　
(3)65.57%　
(4)22.35g
解析:
(1)密度为1.4g·cm⁻³、质量分数为50%的硫酸溶液的物质的量浓度c=$\frac{1000ρω}{M}$=$\frac{1000×1.4×50\%}{98}$mol·L⁻¹≈7.14mol·L⁻¹。假如50%的硫酸溶液与30%的硫酸溶液密度相同，则混合后硫酸的质量分数为40%，由于50%的硫酸溶液的密度大于30%的硫酸溶液的密度，所以等体积混合后溶液中硫酸的质量偏大，硫酸的质量分数大于40%。
(2)n(FeSO₄·7H₂O)=$\frac{111.2g}{278g·mol^{-1}}$=0.4mol，由2FeSO₄·7H₂O$\stackrel{高温}{=}$Fe₂O₃ + SO₂↑ + SO₃↑ + 14H₂O↑可知，生成Fe₂O₃的质量为0.4mol×$\frac{1}{2}$×160g·mol⁻¹=32g，SO₂的物质的量为0.4mol×$\frac{1}{2}$=0.2mol。
(3)根据题意，溶液中剩余酸的物质的量n(H₂SO₄)=0.1mol·L⁻¹×$\frac{1}{2}$×0.1L=0.005mol，则参加反应的n(H₂SO₄)=0.025L×3mol·L⁻¹ - 0.005mol=0.07mol。设铁的物质的量是mmol，氧化铁的物质的量是nmol，发生反应的化学方程式为Fe + Fe₂O₃ + 3H₂SO₄ = 3FeSO₄ + 3H₂O、Fe + H₂SO₄ = FeSO₄ + H₂↑，则根据固体的质量和反应的硫酸的物质的量可知，56m + 160n=4.88，m - n + 3n=0.07，解得n=0.02，m=0.03，所以铁屑中Fe₂O₃的质量分数是$\frac{0.02mol×160g·mol^{-1}}{4.88g}$×100%≈65.57%。
(4)根据以上分析结合原子守恒知，n(FeSO₄)=n(Fe)+2n(Fe₂O₃)=(0.03 + 0.04)mol=0.07mol，根据莫尔盐的化学式知，n[(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O]=n(FeSO₄)=0.07mol，溶液中莫尔盐的质量为0.07mol×392g·mol⁻¹ - 12.360g=15.08g，设莫尔盐的溶解度为x，则$\frac{x}{100g}=\frac{15.08g}{82.560g - 15.08g}$，解得x≈22.35g。