硫酸亚铁的制备实验

要求：设计制备硫酸亚铁的实验方案

仅提供试剂是：含有油污及杂质（铁红或碳粉）的铁粉及10 mL 3 mlo/L H₂SO₄

实验目的：选择并评价硫酸亚铁制备的途径，进一步了解混合物分离的方法

反应原理：铁与硫酸反应制取硫酸亚铁

实验用品：

实验步骤：

实验现象记录及结果处理：

思考与讨论：

（1）为什么选用了3mol/L H₂SO₄溶液，而不用浓度更大一点的？（提示：可考虑硫酸亚铁在常温下的溶解度）

（2）为什么要乘热过滤？

（提示：要考虑硫酸亚铁在不同温度下的溶解度）

（3）你认为在实验操作中的固－液分离有几种，具体适合于哪些情况？

用含有Al₂O₃及少量Fe₂O₃和SiO₂的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程如下（部分操作和条件略）：

I．向铝土矿中加入过量H₂SO₄后，加热、搅拌、过滤。

II．向滤液中加入一定量的FeSO₄·7H₂O和双氧水。

III．向溶液中加入Ca(OH)₂固体，调节溶液的pH约为1，过滤。

IV．加入稳定剂，加热，得到产品。

（1）Fe₂O₃与H₂SO₄反应的离子方程式是___________。

（2）步骤I中过滤得到的滤渣成分是________（填化学式）。

（3）步骤I 中H₂SO₄的浓度与反应温度会影响铁与铝的浸出率。根据下图分析，步骤I 中H₂SO₄浓度的适宜范围是__________，反应的适宜温度是_________。

（4）步骤II中增大n(Fe³⁺)的离子方程式是_________。

（5）步骤III得到碱式硫酸铝铁[AlFe(OH)_n(SO₄)_m]的溶液，则步骤II中应增大n(Fe³⁺)到

n(Al³⁺)﹕n(Fe³⁺)=         。

（6）研究表明，液体聚合硫酸铝铁的纯度越高，净水效果越好。已知：

一些物质在20℃时的溶解度

结合表中数据，解释步骤III中使用Ca(OH)₂而不用NaOH的原因__________。

（7）铝土矿也可用于冶炼金属Al。以金属Al作阳极，稀硫酸作电解液，通过电解会使金属Al的表面生成致密坚硬的氧化膜，其电极反应式是_________。

用含有Al₂O₃及少量Fe₂O₃和SiO₂的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程如下（部分操作和条件略）：
I．向铝土矿中加入过量H₂SO₄后，加热、搅拌、过滤。
II．向滤液中加入一定量的FeSO₄·7H₂O和双氧水。
III．向溶液中加入Ca(OH)₂固体，调节溶液的pH约为1，过滤。
IV．加入稳定剂，加热，得到产品。
（1）Fe₂O₃与H₂SO₄反应的离子方程式是___________。
（2）步骤I中过滤得到的滤渣成分是________（填化学式）。
（3）步骤I 中H₂SO₄的浓度与反应温度会影响铁与铝的浸出率。根据下图分析，步骤I 中H₂SO₄浓度的适宜范围是__________，反应的适宜温度是_________。
       

（4）步骤II中增大n(Fe³⁺)的离子方程式是_________。
（5）步骤III得到碱式硫酸铝铁[AlFe(OH)_n(SO₄)_m]的溶液，则步骤II中应增大n(Fe³⁺)到
n(Al³⁺)﹕n(Fe³⁺)=        。
（6）研究表明，液体聚合硫酸铝铁的纯度越高，净水效果越好。已知：
一些物质在20℃时的溶解度