Question

對于0.5mol/L Fe₂（SO₄）₃和0.5mol/L CuSO₄的混合溶液100mL，可用下列兩種方法進行分離、提純和轉化．
方法1、用下圖所示的流程進行分離，同時獲得硫酸亞鐵晶體和銅粉．

請回答：
（1）由濾液制取FeSO₄?7H₂O晶體要經過

加熱蒸發

、

冷卻結晶

、過濾、洗滌等步驟，要想加快過濾的速度可以通過抽濾的方法，則抽濾要用到的主要儀器是

布氏漏斗、吸濾瓶

．
（2）用100mL的混合液制取FeSO₄?7H₂O晶體，制得的晶體質量至少

55.6

g．
方法2、用紙層析方法進行分離，實驗步驟如下：
①點樣：如右圖所示，在濾紙條末端約2cm處用鉛筆畫一個小圓點作為原點．
在原點處滴一滴Fe₂（SO₄）₃和CuSO₄的混合溶液．晾干后再滴，重復3次，要求留下斑點的直徑小于0.5cm．將濾紙條用大頭針固定在橡膠塞下面．
②展開：在大試管中加入9mL丙酮和1mL 3mol?L^-1硫酸，混合均勻．把濾紙末端浸入溶劑中約0.5cm，注意不要讓試樣點接觸展開劑．塞緊橡膠塞，將大試管垂直靜置．
③顯色：待溶劑擴散到濾紙上端時，取下濾紙，放在盛有濃氨水的試劑瓶瓶口上方，用氨氣熏．請回答：
（3）硫酸的作用是

抑制Cu²⁺和Fe³⁺的水解

；在層析操作時，不讓濾紙上的試樣點接觸展開劑的原因是

如果試樣接觸展開劑，樣點里要分離的離子或者色素就會進入展開劑，導致實驗失敗

．
（4）氨熏后紅棕色出現在濾紙上端，其原因是

Fe³⁺更易溶于丙酮，展開的速度快

，由

色斑的形成和距離

可判斷分離的效果．

Answer 1

分析：（1）根據溶液來得到晶體來分析實驗操作；依據抽濾裝置的組成和原理分析判斷儀器；
（2）0.5mol/L Fe₂（SO₄）₃和0.5mol/L CuSO₄的混合溶液100mL，與過量鐵作用硫酸根最終都變成硫酸亞鐵，根據硫酸根守恒解答；
（3）Cu²⁺和Fe³⁺的水解溶液呈酸性，加硫酸可抑制Cu²⁺和Fe³⁺的水解；紙上層析法依據極性相似相溶原理，是以濾紙纖維的結合水為固定相，而以有機溶劑作為流動相，由于樣品中各物質分配系數不同，因而擴散速度不同，從而達到分離的目的，據此分析解答；
（4）該題的展開劑為9mL丙酮和1mL 3mol?L^-1硫酸，根據Fe³⁺在丙酮中的溶解能力進行解答；紙上層析法由于樣品中各物質分配系數不同，因而擴散速度不同而形成不同位置的色斑．

解答：解：（1）將混合液來制備綠礬時應先將溶液加熱濃縮、然后冷卻結晶，將析出的固體洗滌、干燥，即可得到綠礬，抽濾裝置不同于普通過濾裝置，由減壓系統（真空泵），吸濾瓶和布氏漏斗等組成，
故答案為：加熱蒸發；冷卻結晶；布氏漏斗、吸濾瓶； 
（2）因為Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄，Fe+CuSO₄═Cu+FeSO₄；，所以加過量鐵后，溶液中溶質是硫酸亞鐵，硫酸根最終都變成硫酸亞鐵，根據硫酸根守恒，0.5mol/L Fe₂（SO₄）₃和0.5mol/L CuSO₄的混合溶液100mL，n（FeSO₄）=n（SO₄^2-）=0.1L×0.5mol/L×3+0.1L×0.5mol/L=0.2mol，n（FeSO₄?7H₂O）=n（FeSO₄）=0.2mol，所以m（FeSO₄?7H₂O）=0.2mol×278g/mol=55.6g，
故答案為：55.6；
（3）Fe³⁺發生水解反應：Fe³⁺+3H₂O?Fe（OH）₃+3H⁺，Cu²⁺發生水解反應：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加入硫酸，可抑制Cu²⁺和Fe³⁺的水解；紙上層析中要求流動相溶劑對分離物質應有適當的溶解度，由于樣品中各物質分配系數不同，因而擴散速度不同，所以紙上層析法是利用試樣中各種離子隨展開劑在濾紙上展開的速率不同而形成不同位置的色斑，如果試樣接觸展開劑，樣點里要分離的離子或者色素就會進入展開劑，導致實驗失敗，
故答案為：抑制Cu²⁺和Fe³⁺的水解；如果試樣接觸展開劑，樣點里要分離的離子或者色素就會進入展開劑，導致實驗失��；
（4）該題的展開劑為9mL丙酮和1mL 3mol?L^-1硫酸，Fe³⁺更易溶于丙酮，展開的速度快，所以因氨熏后紅棕色出現在濾紙上端；紙上層析法由于樣品中各物質分配系數不同，因而擴散速度不同而形成不同位置的色斑，所以色斑的形成和距離可判斷分離的效果，
故答案為：Fe³⁺更易溶于丙酮，展開的速度快；色斑的形成和距離．

點評：本題主要考查了FeSO₄?7H₂O晶體的制備、紙層析方法等知識，掌握鹽類水解的影響因素，掌握紙層析方法的原理是解答的關鍵，題目難度中等．