Question

某校化学课外小组用废铁屑制备硫酸亚铁晶体，设计主要的操作流程如下：
废铁屑

加入足量Na2CO3溶液

操作甲

固体

加入足量A

加热

混合物

趁热过滤

滤液

结晶操作

控制酸度

FeSO4?7H2O

晶体

根据题目要求回答下列问题：
（1）A物质的名称

 

．
（2）加入经过操作甲得到固体需要的玻璃仪器

 

，

 

（3）趋热过滤的目的是

 

．
（4）结晶操作过程中应控制滤液酸性的原因是

 

．
（5）经查阅资料后发现，硫酸亚铁在不同温度下结晶可分别得到FeSO₄?7H₂O、FeSO₄?4H₂O和FeSO₄?H₂O．硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和该温度下析出晶体
的组成如下表所示（仅在56.7℃、64℃温度下可同时析出两种晶体）．

温度/	0	10	30	50	56.7	60	64	70	80	90
溶解度/	14.0	17.0	25.0	33.0	35.2	35.3	35.6	33.0	30.5	27.0
析出晶体	FeSO4?7H2O				FeSO4?4H2O			FeSO4?H2O

请根据表中数据作出硫酸亚铁的溶解度曲线．

若从硫酸亚铁溶液中结晶析出FeSO₄?4H₂O晶体，应控制的结晶温度（t）的范围为

 

．
（6）已知硫酸亚铁按[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]比硫酸亚铁稳定，常用在分析化学中．硫酸亚铁铵可用硫酸铵和硫酸亚铁反应制得．实验室利用硫酸亚铁铵溶液和草酸溶液反应生成草酸亚铁沉淀来制备草酸亚铁．写出硫酸亚铁铵溶液与草酸溶液反应的化学方程式

 

．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：废铁屑加入足量的碳酸钠溶液时为了洗去铁表面的油污使其在碱性溶液中水解洗去，过滤得到铁屑，加入过量A溶液为稀硫酸，加热溶解铁为硫酸亚铁，成热过滤防止原子铁离子水解，得到硫酸亚铁溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到晶体；
（1）用废铁屑制备硫酸亚铁晶体，溶解铁需要稀硫酸；
（2）甲操作是过滤操作，依据过程分析固体溶解需要的玻璃仪器；
（3）趋热过滤的目的是防止硫酸亚铁水解析出晶体；
（4）硫酸亚铁溶液中亚铁离子水解显酸性，结晶操作过程中应控制滤液酸性防止亚铁离子水解，防止Fe²⁺氧化；
（5）依据图表数据分析，析出晶体FeSO₄?4H₂O的温度范围；结合图表中溶解度随温度的变化绘制变化曲线图；
（6）实验室利用硫酸亚铁铵溶液和草酸溶液反应生成草酸亚铁沉淀来制备草酸亚铁．依据复分解反应的条件和原子守恒配平书写化学方程式．

解答： 解：废铁屑加入足量的碳酸钠溶液时为了洗去铁表面的油污使其在碱性溶液中水解洗去，过滤得到铁屑，加入过量A溶液为稀硫酸，加热溶解铁为硫酸亚铁，成热过滤防止原子铁离子水解，得到硫酸亚铁溶液，通过蒸发浓缩，冷却结晶，过滤洗涤，干燥得到晶体；
（1）依据实验目的是用废铁屑制备硫酸亚铁晶体，所以溶解铁需要稀硫酸，故答案为：稀硫酸；
（2）甲操作是过滤操作，依据过程分析，固体溶解需要的玻璃仪器有烧杯和玻璃棒，故答案为：烧杯；玻璃棒；
（3）硫酸亚铁溶液中亚铁离子水解，水解过程是吸热反应过程，趋热过滤的目的是防止硫酸亚铁水解析出晶体，防止过滤时溶液温度降低硫酸亚铁结晶析出，
故答案为：防止过滤时溶液温度降低硫酸亚铁结晶析出；
（4）硫酸亚铁溶液中亚铁离子水解显酸性，结晶操作过程中应控制滤液酸性防止亚铁离子水解，防止在空气中Fe²⁺氧化，
故答案为：抑制硫酸亚铁水解，防止Fe²⁺氧化；
（5）依据图表数据分析，析出晶体FeSO₄?4H₂O的温度范围应为56.7℃＜t＜64℃；结合图表中溶解度随温度的变化，用描点法绘制变化曲线图，注意温度做横坐标，溶解度做纵坐标，画出图象为，故答案为：56.7℃＜t＜64℃；；
（6）实验室利用硫酸亚铁铵溶液和草酸溶液反应生成草酸亚铁沉淀来制备草酸亚铁，由复分解反应的条件和原子守恒可知化学方程式为（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄≡FeC₂O₄↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄，
故答案为：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄≡FeC₂O₄↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄．

点评：本题考查了物质制备实验过程的分析应用，图象绘制和化学方程式书写，主要是物质性质和制备性质的理解和实验基本操作的分析判断，把握离子性质和分离方法是解题关键，题目难度中等．