题目内容

6．某中学化学兴趣小组用含有铁铝合金的工业废料，制备FeSO4?7H2O和硫酸铝晶体．具体实验操作步骤如下：
①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废合金的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na2CO3溶液，然后将废合金用蒸馏水洗涤2至3遍；
②取洗涤后废合金，加入足量的NaOH溶液中，反应完全后过滤；
③向滤液中边搅拌边滴加稀硫酸至溶液的pH为8_9，静置，过滤，洗涤；
④将③中固体溶于足量的稀硫酸，将得到的溶液蒸发浓缩，冷却，结晶，过滤，干燥，得到硫酸铝晶体；
⑤将②得到的固体洗涤后加入过量的稀硫酸，至铁溶解完全；
⑥将得到的溶液转入密闭容器中，静置，冷却结晶；
⑦待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2至3次，再用滤纸将晶体吸干，得到FeSO4?7H2O晶体．
（1）实验步骤①的目的是除去油污．
（2）步骤②发生的离子反应方程式为2Al+2OH-+6H2O=2[Al（OH）4]-+3H2 ↑．
（3）步骤③中，溶液中pH难控制，可改用通入CO2气体．
（4）步骤⑤明显不合理，理由是应该Fe过量，否则溶液中可能有Fe3+．
（5）用少量冰水洗晶体，其目的是洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质．
（6）FeSO4?7H2O晶体在高温下可以分解生成Fe2O3，SO2和H2SO4，写出该反应的化学方程式2FeSO4?7H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+H2SO4+13H2O．

分析 制备FeSO4?7H2O和硫酸铝晶体具体实验操作步骤如下：
①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废合金的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na2CO3溶液，然后将废合金用蒸馏水洗涤2至3遍，碳酸钠水解导致溶液呈碱性，能洗涤油脂类物质；
②取洗涤后废合金，加入足量的NaOH溶液中，反应完全后过滤，Al和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气；
③向滤液中边搅拌边滴加稀硫酸至溶液的pH为8_9，静置，过滤，洗涤，稀硫酸中和未反应的NaOH；
④将③中固体溶于足量的稀硫酸，稀硫酸和铝反应生成硫酸铝，将得到的溶液蒸发浓缩，冷却，结晶，过滤，干燥，得到硫酸铝晶体；
⑤将②得到的固体洗涤后加入过量的稀硫酸，至铁溶解完全，铁和过量稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；
⑥将得到的溶液转入密闭容器中，静置，冷却结晶；
⑦待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2至3次，再用滤纸将晶体吸干，得到FeSO4?7H2O晶体；
（1）油脂在碱性条件下易水解；
（2）铝、NaOH溶液发生氧化还原反应生成四羟基合铝酸钠和氢气；
（3）步骤③中，溶液中pH难控制，可改用通入二氧化碳气体调节溶液的pH；
（4）亚铁离子不稳定，易被氧化生成铁离子，为防止亚铁离子被氧化，则Fe应该过量；
（5）用冰水能洗去晶体表面附着的杂质；
（6）根据反应物、生成物和反应条件书写方程式．

解答 解：制备FeSO4?7H2O和硫酸铝晶体具体实验操作步骤如下：
①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废合金的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na2CO3溶液，然后将废合金用蒸馏水洗涤2至3遍，碳酸钠水解导致溶液呈碱性，能洗涤油脂类物质；
②取洗涤后废合金，加入足量的NaOH溶液中，反应完全后过滤，Al和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气；
③向滤液中边搅拌边滴加稀硫酸至溶液的pH为8_9，静置，过滤，洗涤，稀硫酸中和未反应的NaOH；
④将③中固体溶于足量的稀硫酸，稀硫酸和铝反应生成硫酸铝，将得到的溶液蒸发浓缩，冷却，结晶，过滤，干燥，得到硫酸铝晶体；
⑤将②得到的固体洗涤后加入过量的稀硫酸，至铁溶解完全，铁和过量稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气；
⑥将得到的溶液转入密闭容器中，静置，冷却结晶；
⑦待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2至3次，再用滤纸将晶体吸干，得到FeSO4?7H2O晶体；
（1）油脂在碱性条件下易水解，碳酸钠是强碱弱酸盐，碳酸根离子水解导致其溶液呈碱性，所以可以用碳酸钠溶液洗涤合金，故答案为：除去油污；
（2）铝、NaOH溶液发生氧化还原反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al+2OH-+6H2O=2[Al（OH）4]-+3H2 ↑，故答案为：2Al+2OH-+6H2O=2[Al（OH）4]-+3H2 ↑；
（3）步骤③中，溶液中pH难控制，二氧化碳和碱反应导致溶液碱性减弱，所以可改用通入二氧化碳气体调节溶液的pH，故答案为：通入CO2气体；
（4）亚铁离子不稳定，易被氧化生成铁离子，为防止亚铁离子被氧化，则Fe应该过量，如果Fe不过量，会导致产生铁离子，故答案为：应该Fe过量，否则溶液中可能有Fe3+；
（5）用冰水能洗去晶体表面附着的杂质，故答案为：洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质；
（6）根据反应物、生成物和反应条件书写方程式为2FeSO4?7H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+H2SO4+13H2O，故答案为：2FeSO4?7H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+H2SO4+13H2O．

点评 本题以硫酸亚铁、硫酸铝为载体考查物质制备，明确实验原理及基本操作步骤是解本题关键，熟悉每一步可能发生的反应及实验目的，注意：Al和NaOH溶液反应中氢氧化钠不是氧化剂而水是氧化剂，为易错点．

练习册系列答案
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②Al（OH）3+NaOH=NaAlO2+2H2O；
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（2）滤渣的主要成分为TiO2•xH2O，写出TiOSO4水解生成TiO2•xH2O的化学方程式：TiOSO4+（x+1）H2O═TiO2•xH2O↓+H2SO4．
（3）硫酸亚铁在空气中煅烧生成铁红和三氧化硫的化学方程式为4FeSO4+O2$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Fe2O3+4SO3．
（4）步骤④的离子方程式是Fe2++2HCO3-═FeCO3↓+H2O+CO2↑．
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（4）在上述整套装置中，具有防倒吸作用的仪器有F填字母）．
（5）苯还可以与氢气反应，写出反应方程式，反应类型：属于加成反应．
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（2）若x：y=1：2，则平衡时，A容器中的转化率：X＜Y（请填“＞”，“＜”，“=”）；
（3）若x=1，y=3，某温度下，当B中放出热量78.2kJ时，则B中X的转化率为85%；
（4）若A起始容积为2L，x=0.20mol，y=0.60mol，反应中Z的物质的量浓度的变化情况如图2所示，且在第5分钟时移动K1使A容器的体积瞬间缩小一半后，若在第7分钟时达到新的平衡（此时Z的浓度约为0.25mol•L-1），请在图中画出第5分钟后Z浓度的变化曲线．
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（2）溶液乙中加入适量CuO时发生反应的离子方程式为3CuO+2Fe3++3H2O═2Fe（OH）3+3Cu2+．
（3）操作Ⅰ主要包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、晾干等步骤．
（4）实验室还可以利用沉淀丙制取FeCO3，流程如下：

写出上述转化过程①、②、③中发生反应的离子方程式：
过程①：Fe（OH）3+3H+═Fe3++3H2O．
过程②：Fe+2Fe3+═3Fe2+．
过程③：2HCO3-+Fe2+═FeCO3↓+CO2↑+H2O．
16．下列两种气体的分子数一定相等的是（　　）
A．质量相等、密度不等的N2和C2H4B．等压等体积的N2和CO2
C．等体积等密度的CO2和C2H4D．等温等体积的O2和N2

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