Question

8．某研究性学习小组欲探究FeSO₄•7H₂O（绿矾）的主要化学性质和用途．
I．FeSO₄•7H₂O （绿矾）广泛用于医药和工业领域，以下是FeSO₄•7H₂O的实验室制备流程图：

根据题意回答下列问题：
（1）碳酸钠溶液能除去脂类油污是因为碳酸根水解呈碱性，在碱性条件下油脂会水解生成易溶于水的物质而被除去（用必要的文字说明）；
（2）废铁屑中含有少量的Fe₂O₃，在制备过程中无需除去，理由是氧化铁和酸反应生成铁盐，Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，铁盐能被Fe还原生成亚铁盐2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺（用必要的离子方程式说明）．
Ⅱ．为测定某补血剂（有效成分为FeSO₄•7H₂O）中铁元素含量，设计实验流程如下，回答下列问题：

（1）步骤①需要用浓硫酸（质量分数为98.3%）配制100mL 1mol•L^-1的稀硫酸，所用的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管及100mL容量瓶；
（2）步骤③所表示的一系列操作依次是：
a．过滤b．洗涤c．灼烧（加热）d．冷却  e．称量  f．重复c～e直至固体质量不变，操作f的目的是确保氢氧化铁完全分解成了氧化铁；
（3）假设实验过程中铁元素无损耗，则每片补血剂含铁元素为0.07ag（用含n的代数式表示）．
Ⅲ．利用下图装置探究绿矾的热稳定性

（1）实验过程中，观察到③中品红溶液褪色，据此推测FeSO₄分解过程中最有可能被氧化的元素是Fe，请写出④中反应的离子方程式：2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O或OH^-+SO₂=HSO₃^-；
（2）②中有白色沉淀生成，小组成员经过理论分析并结合（1）中的表述推测，绿矾分解的    产物最有可能是下列各项中的b（填序号字母）．
a．Fe₂O₃、SO₃、H₂O    b．Fe₂O₃、SO₂、SO₃、H₂O       c．FeO、SO₂、SO₃、H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ、废铁屑中含有酯类油污，Na₂CO₃为强碱弱酸盐，CO₃^2-水解生成HCO₃^-和OH^-，升高促进CO₃^2-水解，碱促进油脂水解，然后过滤洗涤，加入稀硫酸，发生反应II为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，趁热过滤、冷却结晶，过滤洗涤得到FeSO₄•7H₂O；
Ⅱ、将补血剂研细，向药片中加入稀硫酸，然后过滤得到沉淀，向滤液中加入双氧水，发生反应2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，向溶液中加入过量X溶液生成红褐色沉淀，则X为碱，将红褐色沉淀灼烧得到红棕色固体Fe₂O₃，据此分析解答；
Ⅲ、绿矾中亚铁离子据有还原性；④是尾气处理装置，二氧化硫与NaOH溶液反应；据反应现象可知，绿矾分解生成了二氧化硫、三氧化硫，氧化还原反应中化合价有降必有升，所以有氧化铁生成．

解答 解：Ⅰ、废铁屑中含有酯类油污，Na₂CO₃为强碱弱酸盐，CO₃^2-水解生成HCO₃^-和OH^-，升高促进CO₃^2-水解，碱促进油脂水解，然后过滤洗涤，加入稀硫酸，发生反应II为Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，趁热过滤、冷却结晶，过滤洗涤得到FeSO₄•7H₂O；
（1）Na₂CO₃为强碱弱酸盐，CO₃^2-水解生成HCO₃^-和OH^-，水解方程式为CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，碳酸根水解呈碱性，在碱性条件下油脂会水解生成易溶于水的物质而被除去，
故答案为：碳酸根水解呈碱性，在碱性条件下油脂会水解生成易溶于水的物质而被除去；
（2）废铁屑中含氧化铁，无需在制备前除去，因为氧化铁和酸反应生成铁盐，铁盐能被Fe还原生成亚铁盐，涉及的离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O、2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺，故答案为：氧化铁和酸反应生成铁盐，Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，铁盐能被Fe还原生成亚铁盐2Fe³⁺+Fe═3Fe²⁺；
Ⅱ、将补血剂研细，向药片中加入稀硫酸，然后过滤得到沉淀，向滤液中加入双氧水，发生反应2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，向溶液中加入过量X溶液生成红褐色沉淀，则X为碱，将红褐色沉淀灼烧得到红棕色固体Fe₂O₃，
（1）配制一定物质的量浓度的溶液时还需要100mL容量瓶，故答案为：100mL容量瓶；
（2）步骤Ⅴ一系列操作依次是：①过滤②洗涤③灼烧④冷却⑤称量⑥恒重操作，操作⑥的目的是确保氢氧化铁完全分解成了氧化铁，
故答案为：灼烧（加热）；确保氢氧化铁完全分解成了氧化铁；
（3）ag中m（Fe）=$\frac{112}{160}$×ag=0.7ag，则每片药品中Fe的质量为0.07ag，故答案为：0.07a；
Ⅲ、（1）绿矾中亚铁离子据有还原性，所以最有可能被氧化的元素是Fe；④是尾气处理装置，二氧化硫与NaOH溶液反应，反应的离子方程式为2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O 或OH^-+SO₂=HSO₃^-，故答案为：Fe；2OH^-+SO₂=SO₃^2-+H₂O 或OH^-+SO₂=HSO₃^-；
（2）据反应现象可知，绿矾分解生成了二氧化硫、三氧化硫，氧化还原反应中化合价有降必有升，所以有氧化铁生成，故答案为：b．

点评 本题考查物质的分离和提纯、物质含量的测定，侧重考查分析、计算、基本操作能力，明确每一步发生的反应是解本题关键，知道物质分离和提纯的基本方法，题目难度不大．