Question

硫酸亞鐵(FeSO₄·7H₂O)是一種重要的食品和飼料添加劑。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)下列實(shí)驗(yàn)由廢鐵屑制備FeSO₄·7H₂O晶體：

①將5%Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢鐵屑的燒杯中，加熱數(shù)分鐘，用傾析法除去Na₂CO₃溶液，然后將廢鐵屑用水洗滌2—3遍。

②向洗滌過(guò)的廢鐵屑加入過(guò)量的稀硫酸，控制溫度50—80 ℃之間至鐵屑耗盡。

③趁熱過(guò)濾，將濾液轉(zhuǎn)入到密閉容器中，靜置、冷卻結(jié)晶。

④待結(jié)晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2—3次，再用濾紙將晶體吸干。

⑤將制得的FeSO₄·7H₂O晶體放在一個(gè)小廣口瓶中，密閉保存。

請(qǐng)完成下列問(wèn)題：

(1)實(shí)驗(yàn)步驟①的目的是____________，加熱的作用是______________________________。

(2)實(shí)驗(yàn)步驟②明顯不合理，理由是______________________________________________。

(3)實(shí)驗(yàn)步驟④中用少量冰水洗滌晶體，其目的是__________________________________。

(4)經(jīng)查閱資料后發(fā)現(xiàn)，硫酸亞鐵在不同溫度下結(jié)晶可分別得到FeSO₄·7H₂O、FeSO₄·4H₂O和FeSO₄·H₂O。硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度和該溫度下析出晶體的組成如下表所示(僅在56.7 ℃、64 ℃溫度下可同時(shí)析出兩種晶體)。

溫度/℃	0	10	30	50		56.7	60	64		70	80	90
溶解度/g	14.0	17.0	25.0	33.0		35.2	35.3	35.6		33.0	30.5	27.0
析出晶體	FeSO4·7H2O				FeSO4·4H2O				FeSO4·H2O

請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出硫酸亞鐵的溶解度曲線。

圖3-8

(5)若從硫酸亞鐵溶液中結(jié)晶出FeSO₄·4H₂O晶體，應(yīng)控制的結(jié)晶溫度(t)的范圍為_(kāi)______。

Answer 1

解析：本題是一道綜合實(shí)驗(yàn)題，以物質(zhì)的制備為載體，靈活考查了鹽類(lèi)水解、氧化還原、實(shí)驗(yàn)操作技能、信息采集和處理能力、數(shù)據(jù)分析和處理能力、繪圖能力、實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)能力，題目的設(shè)問(wèn)采用了階梯漸進(jìn)式，由易到難，對(duì)同學(xué)們提出了較高的要求。因?yàn)椴捎昧藦U舊的鐵屑，其表面肯定帶有油污，這對(duì)下面的溶解等很多過(guò)程都是不利的，故需要用熱純堿溶液先除油污；因?yàn)閬嗚F離子極易被氧化，所以在用硫酸溶解鐵屑的時(shí)候，應(yīng)該是鐵屑過(guò)量；硫酸亞鐵晶體在水中的溶解度隨溫度的升高而增大，所以在過(guò)濾時(shí)應(yīng)該越低越好，本題采用了冰水洗滌雜質(zhì)離子，就是這個(gè)意思；通過(guò)閱讀圖表可知，在溶液溫度處于56.7 ℃和64 ℃之間時(shí)，硫酸亞鐵的溶解度基本沒(méi)有變化，所以在繪圖時(shí)要注意這一信息；分析圖表還可以看出，當(dāng)溫度處于56.7 ℃和64 ℃之間時(shí)，可以生成FeSO₄·4H₂O晶體。

答案：(1)除油污  升高溫度，溶液堿性增強(qiáng)，去油污能力增強(qiáng)

(2)應(yīng)該鐵屑過(guò)量(或反應(yīng)后溶液中必須有鐵剩余)，否則溶液中可能有Fe³⁺存在

(3)洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)，用冰水洗滌可降低洗滌過(guò)程中FeSO₄·7H₂O的損耗

(4)

(5)56.7 ℃＜t＜64 ℃