Question

20.硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过如下实验由废铁屑制备

FeSO₄·7H₂O晶体：

① 将5%Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na₂CO₃溶液，然后将废铁屑用水洗涤2至3遍；

② 向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在50－80℃之间至铁屑耗尽；

③ 趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；

④ 待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2－3次，再用滤纸将晶体吸干；

⑤ 将制得的FeSO₄·7H₂O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。

请回答下列问题：

⑴ 实验步骤①的目的是____________________，加热的作用是__________________。

⑵ 实验步骤②明显不合理，理由是_______________________________。

⑶ 实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，其目的是______________；______________。

⑷ 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）。

硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成

温度     /℃	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
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。

⑸ 若需从硫酸亚铁溶液中结晶出FeSO₄·4H₂O，应控制的结晶温度（t）的范围为________。

Answer 1

答案：

⑴ 除油污   升高温度，溶液碱性增强，去油污能力增强

⑵ 应该铁屑过量（或反应后溶液中必须有铁剩余），否则溶液中可能有Fe³⁺存在

⑶ 洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质

   用冰水洗涤可降低洗涤过程中FeSO₄·7H₂O的损耗

⑷ 如图  

⑸ 56.7℃＜t＜64℃

解析：本题主要考查物质制备中应注意的问题及有关溶解度的计算。

（1）废铁屑常沾有油污，可利用水解呈碱性的Na₂CO₃溶液除去，温度升高，溶液碱性增强，去污效果好，故一般需要加热。（2）废铁屑的表面一般带有铁锈（Fe₂O₃），若铁屑不足，（反应后的溶液中铁没有剩余），则所得溶液中会含有Fe³⁺，而使制得的FeSO₄·7H₂O不纯，故②不合理。（3）在晶体从溶液中析出的过程中一般要吸附杂质离子，故需用水洗涤，而FeSO₄的溶解度随温度的升高而增大，故用冷水洗涤可减少FeSO₄晶体的损失。（4）根据表中数据不难画出所求图线。（5）分析表中数据可知，析出FeSO₄·4H₂O的温度范围为高于56.7 ℃而低于64 ℃。