题目内容
绿矾（FeSO4?7H2O）是重要的化学化工试剂，工业上常利用机械加工行业产生的废铁屑为原料制备．请回答下列问题：
（1）图是某研究性学习小组用于制备绿矾的装置，其中集气瓶的作用是
（2）如图锥形瓶中的反应物是铁屑和28%的硫酸，反应前常用98%的硫酸配制500g 28%的硫酸，要算出所需98%的硫酸的体积，还要知道的数据是
（3）在制备硫酸亚铁的过程中，理论上控制铁过量或酸过量均有利于防止Fe2+被氧化．设计两个实验：实验一，控制酸过量；实验二，控制铁过量；其余步骤同，制得硫酸亚铁，并对产品质量进行检测．检测结果如下：
| 序号 | 反应物用量 | 产品质量 |
| 1 | n（H2SO4）：n（Fe）＞1：1 | 介于Ⅰ级～Ⅱ级之间 |
| 2 | n（H2SO4）：n（Fe）＜1：1 | 优于Ⅰ级 |
（4）该小组在继续研究由绿矾制备Fe（OH）2的过程中，发现出现白色的沉淀会逐渐转变为灰绿色，最后变为红褐色．甲同学查资料该灰绿色沉淀可能是Fe3（OH）8，请用氧化物的形式写出该沉淀
分析：（1）依据装置图分析，集气瓶是起到安全瓶的作用分析判断；依据氧化还原反应的元素化合价变化和电子守恒分析计算配平写出化学方程式；
（2）根据m=ρVω判断；
（3）根据表格中产品等级和反应物用量判断；
（4）根据铁元素的化合价，由物质Fe3（OH）8中铁元素化合价总和应为+8，可推断该物质的分子中含+2价Fe2+一个、+3价Fe3+二个，把铁、氢元素与氧元素结合成氧化物，而改写其化学式；根据沉淀由“白”变“绿”的现象是由于Fe（OH）2部分被氧化而混入少量的Fe（OH）3的缘故分析，因此可采取向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液生成其混合物或直接把两种物质混合，观察颜色的方法以验证沉淀由“白”变“绿”的原因．
（2）根据m=ρVω判断；
（3）根据表格中产品等级和反应物用量判断；
（4）根据铁元素的化合价，由物质Fe3（OH）8中铁元素化合价总和应为+8，可推断该物质的分子中含+2价Fe2+一个、+3价Fe3+二个，把铁、氢元素与氧元素结合成氧化物，而改写其化学式；根据沉淀由“白”变“绿”的现象是由于Fe（OH）2部分被氧化而混入少量的Fe（OH）3的缘故分析，因此可采取向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液生成其混合物或直接把两种物质混合，观察颜色的方法以验证沉淀由“白”变“绿”的原因．
解答：解：（1）装置图中分析可知，集气瓶起到安全瓶的作用，防止烧杯中的液体倒吸到锥形瓶中污染生成的产物；氧化还原反应中CuSO4中铜元素化合价从+2价变化为0价，转移电子为2，PH3中磷元素化合价-3价变化为+5价，转移电子为8，依据电子守恒和原子守恒配平书写得到化学方程式为：4CuSO4+PH3+4H2O=H3PO4+4H2SO4+4Cu
故答案为：起安全瓶作用，防止烧杯中的洗液倒吸至锥形瓶中污染产物；4，1，4H2O，1，4，4；
（2）根据m=ρVω知，要计算溶液的体积还需要知道98%硫酸的密度，故答案为：98%硫酸的密度；
（3）硫酸和铁的质量比确定了产品的级别，从Fe3+的质量分数等于0.005%，产品质量定为Ⅰ级；Fe3+的质量分数等于0.01%，产品质量定为Ⅱ级，可以看出，三价铁的含量越低级别越高，从表中可以看出，只要控制铁过量，产品级别就高，故答案为：铁；
（4）由资料信息可知，氢氧化亚铁为白色而氢氧化铁为棕色，二者的混合物呈现出绿色，因此实验中出现灰绿色或绿色的现象应是生成的Fe（OH）2部分被氧化而混入少量的Fe（OH）3的缘故；资料中提及的微绿色Fe3（OH）8，可理解为Fe（OH）2与Fe（OH）3的结合起的一种物质，其中既有+2价铁也有+3价铁，因此改写为氧化物的形式时，8个氢原子应结合成4H2O，所以应写成：FeO?Fe2O3?4H2O，由于出现的沉淀由白变绿是因为形成了Fe（OH）2与Fe（OH）3的混合沉淀，因此可利用向Fe2+和Fe3+的混合液中直接加入NaOH溶液，反应生成Fe（OH）2与Fe（OH）3的混合沉淀物，观察此时沉淀物的颜色，或直接取Fe（OH）2与Fe（OH）3进行混合，观察混合后颜色的方法，以解释沉淀由“白”变“绿”的现象，
故答案为：FeO?Fe2O3?4H2O；向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液后，观察生成的沉淀的颜色是否为灰绿色．或者可以将Fe（OH）3和Fe（OH）2混合后观察其颜色
故答案为：起安全瓶作用，防止烧杯中的洗液倒吸至锥形瓶中污染产物；4，1，4H2O，1，4，4；
（2）根据m=ρVω知，要计算溶液的体积还需要知道98%硫酸的密度，故答案为：98%硫酸的密度；
（3）硫酸和铁的质量比确定了产品的级别，从Fe3+的质量分数等于0.005%，产品质量定为Ⅰ级；Fe3+的质量分数等于0.01%，产品质量定为Ⅱ级，可以看出，三价铁的含量越低级别越高，从表中可以看出，只要控制铁过量，产品级别就高，故答案为：铁；
（4）由资料信息可知，氢氧化亚铁为白色而氢氧化铁为棕色，二者的混合物呈现出绿色，因此实验中出现灰绿色或绿色的现象应是生成的Fe（OH）2部分被氧化而混入少量的Fe（OH）3的缘故；资料中提及的微绿色Fe3（OH）8，可理解为Fe（OH）2与Fe（OH）3的结合起的一种物质，其中既有+2价铁也有+3价铁，因此改写为氧化物的形式时，8个氢原子应结合成4H2O，所以应写成：FeO?Fe2O3?4H2O，由于出现的沉淀由白变绿是因为形成了Fe（OH）2与Fe（OH）3的混合沉淀，因此可利用向Fe2+和Fe3+的混合液中直接加入NaOH溶液，反应生成Fe（OH）2与Fe（OH）3的混合沉淀物，观察此时沉淀物的颜色，或直接取Fe（OH）2与Fe（OH）3进行混合，观察混合后颜色的方法，以解释沉淀由“白”变“绿”的现象，
故答案为：FeO?Fe2O3?4H2O；向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液后，观察生成的沉淀的颜色是否为灰绿色．或者可以将Fe（OH）3和Fe（OH）2混合后观察其颜色
点评：本题考查了铁及其化合物性质的分析，反应现象的判断应用，根据实验所提供资料的分析，正确理解实验的目的及出现现象的原因，对于解答此新知识的探究型问题是尤其重要的，题目难度中等．
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