Question

11．实验室以废铁屑为原料制备草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•xH₂O）．过程如下：
已知：①PH＞4时，Fe²⁺易被氧气氧化 ②相关物质的溶解度曲线如图2．
（1）①废铁屑在进行“溶解”前，需要在5%的Na₂CO₃溶液中加热数分钟，并洗涤干净，Na₂CO₃溶液的作用是除油污．
②用稀硫酸调溶液pH至1～2的目的：一是抑制Fe²⁺和NH₄⁺的水解；二是防止亚铁离子被氧化．
③操作Ⅰ是为了得到（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O，则操作Ⅰ应进行蒸发浓缩、结晶、过滤．那么过滤时适宜的温度为60℃左右．
④检验FeC₂O₄•xH₂O沉淀是否洗涤干净的方法是用小试管取少量最后一次洗涤液，加入BaCl₂溶液，如出现白色沉淀，说明沉淀没有洗涤干净，否则，沉淀已洗涤干净．
（2）通常用已知浓度的酸性高锰酸钾溶液测定草酸亚铁晶体的纯度．已知酸性条件下MnO₄^-转化为Mn²⁺，写出MnO₄^-与Fe²⁺反应的离子方程式：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O．
（3）某研究性学习小组欲从硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）出发，先制备较纯净的FeSO₄溶液，再合成FeC₂O₄•xH₂O．请补充完整由硫铁矿烧渣制备纯净FeSO₄溶液的实验步骤（可选用的试剂：铁粉、稀硫酸和NaOH溶液）：向一定量硫铁矿烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，过滤，得到较纯净的FeSO₄溶液．

Answer 1

分析 废铁屑加入硫酸溶液溶解，加入硫酸铵溶液控制温度结晶析出（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O晶体，加稀硫酸溶解，滴入几滴稀硫酸防止亚铁离子水解，加入草酸沉淀亚铁离子，过滤得到草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•xH₂O），
（1）①在5% Na₂CO₃溶液中加热数分钟，并洗涤干净是利用碳酸钠水解显碱性，去除油污；
②用稀硫酸调溶液pH至1～2的目的：一是抑制Fe²⁺和NH₄⁺的水解；二是防止亚铁离子被氧化；
③由图2可知60℃左右时，（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O溶解度较低，为得到（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O，应控制温度60℃左右；
④FeC₂O₄•xH₂O沉淀表面有硫酸根离子，检验最后一次洗涤液中是否含有硫酸根离子即可判断FeC₂O₄•xH₂O沉淀是否洗净；
（2）MnO₄^-与Fe²⁺反应，高锰酸根离子将亚铁离子氧化为铁离子，本身被还原为锰离子，结合原子守恒可写；
（3）由硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）制备纯净FeSO₄溶液，向一定量硫铁矿烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤掉不溶解的SiO₂，得到铁离子氯离子的溶液，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，将铁离子沉淀为氢氧化铁，过滤洗涤沉淀，加稀硫酸溶解，加过量的铁粉，过滤即可．

解答 解：（1）①在5% Na₂CO₃溶液中加热数分钟，并洗涤干净是利用碳酸钠水解显碱性，油污会发生水解生成溶于水的物质洗去，作用是去除油污，
故答案为：除油污；
②用稀硫酸调溶液pH至1～2的目的：一是抑制Fe²⁺和NH₄⁺的水解；二是防止亚铁离子被氧化，
故答案为：防止亚铁离子被氧化；
③由图2可知60℃左右时，（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O溶解度较低，为得到（NH₄）₂SO₄•FeSO₄•6H₂O，应控制温度60℃左右；
故答案为：60℃左右；
④FeC₂O₄•xH₂O沉淀表面有硫酸根离子，取最后一次洗涤液，检查是否含有硫酸根离子进行设计分析，用小试管取少量最后一次洗涤液，加入BaCl₂溶液，如出现白色沉淀，说明沉淀没有洗涤干净，否则，沉淀已洗涤干净；
故答案为：用小试管取少量最后一次洗涤液，加入BaCl₂溶液，如出现白色沉淀，说明沉淀没有洗涤干净，否则，沉淀已洗涤干净；
（2）MnO₄^-与Fe²⁺反应的离子方程式为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
故答案为：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O；
（3）由硫铁矿烧渣（主要成分为Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃）制备纯净FeSO₄溶液，向一定量硫铁矿烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤掉不溶解的SiO₂，得到铁离子氯离子的溶液，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，将铁离子沉淀为氢氧化铁，过滤洗涤沉淀，加稀硫酸溶解为硫酸铁溶液，加过量的铁粉，过滤即可得到硫酸亚铁溶液，故操作为：向一定量硫铁矿烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应，过滤，向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉，过滤，得到较纯净的FeSO₄溶液；
故答案为：向滤液中滴加过量的NaOH溶液，过滤，充分洗涤固体，向固体加入足量稀硫酸至固体完全溶解，再加入足量的铁粉．

点评 本题考查了物质制备流程分析判断物质性质和试剂选择，沉淀生成、洗涤、检验等实验基本操作，侧重于实验控制和操作的考查，掌握基础是关键，题目难度中等．