Question

铁盐、亚铁盐在工农业生产、生活、污水处理等方面有着极其广泛的应用．用铁屑与硫酸反应制备FeSO₄
已知4Fe²⁺+O₂+4H⁺?4Fe³⁺+2H₂O
FeSO₄在水中的溶解度见图．
（1）首先，将铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑．此步骤中，分离出液体的方法通常不用过滤，使用的操作是

 

（填写操作名称）．
（2）向处理过的铁屑中加入适量的硫酸，在一定温度下使其反应到不再产生气体，趁热过滤，得FeSO₄溶液．此处：硫酸浓度应选择

 

（a．浓硫酸  b.10moL?L^-1硫酸  c.3moL?L^-1硫酸  d．任意浓度硫酸）；温度宜控制在

 

；加热的同时需适当补充水，原因是

 

．反应中应保持

n(Fe)

n(H2SO4)

 

1（填“＜”、“＞”或“=”）．
（3）亚铁盐在空气中易被氧化，但形成复盐可稳定存在．如“摩尔盐”，即硫酸亚铁铵[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]，就是在FeSO₄溶液中加入少量稀H₂SO₄溶液，再加入饱和（NH₄）₂SO₄溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后所得．过程中稀硫酸的作用是

 

．

Answer 1

考点：硫酸亚铁的制备

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：（1）由于Fe屑沉在容器的底部，溶液在上部，所以分离出液体的方法通常不用过滤，使用的操作是倾析法；
（2）在室温下，Fe在浓硫酸中会发生钝化现象，在10moL/L硫酸中容易发生氧化还原反应产生硫酸铁和SO₂和水；由于FeSO₄在60℃左右溶解度最大，所以温度宜控制在60℃左右；
为防止硫酸亚铁晶体析出，加热的同时需适当补充水，为了防止在加热的过程中Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，Fe粉应该稍微过量一些；
（3）稀硫酸的作用是为了抑制Fe²⁺、NH₄⁺的水解，防止产物不纯．

解答： 解：（1）首先，将铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污，分离出液体，用水洗净铁屑．此步骤中，由于Fe屑沉在容器的底部，溶液在上部，所以分离出液体的方法通常不用过滤，使用的操作是倾析法，故答案为：倾析；
（2）在室温下，Fe在浓硫酸中会发生钝化现象．在10moL/L硫酸中容易发生氧化还原反应产生硫酸铁和SO₂和水，不能得到硫酸亚铁，所以要用3moL/L硫酸．由于FeSO₄在60℃左右溶解度最大，所以温度宜控制在60℃左右．为防止硫酸亚铁晶体析出，加热的同时需适当补充水．为了防止在加热的过程中Fe²⁺被氧化为Fe³⁺，Fe粉应该稍微过量一些．所以反应中应保持n（Fe）/n（H₂SO₄）＞1．
故答案为：c；60℃左右；防止硫酸亚铁晶体析出；＞；
（3）在制取摩尔盐如硫酸亚铁铵[（NH₄）₂SO₄?FeSO₄?6H₂O]的过程，就是在FeSO₄溶液中加入少量稀H₂SO₄溶液，再加入饱和（NH₄）₂SO₄溶液，经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等一系列操作后所得．过程中稀硫酸的作用是为了抑制Fe²⁺、NH₄⁺的水解，防止产物不纯，
故答案为：抑制Fe²⁺、NH₄⁺的水解．

点评：本题考查铁盐、亚铁盐的实验方案的设计、评价、反应原理、盐类的水解等知识，题目综合性强，为高考高频考点，特别注意学习化工生产中涉及用于混合物分离和提纯的方法．