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6.某中学化学兴趣小组用含有铁铝合金的工业废料,制备FeSO4?7H2O和硫酸铝晶体.具体实验操作步骤如下:
①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废合金的烧杯中,加热数分钟,用倾析法除去Na2CO3溶液,然后将废合金用蒸馏水洗涤2至3遍;
②取洗涤后废合金,加入足量的NaOH溶液中,反应完全后过滤;
③向滤液中边搅拌边滴加稀硫酸至溶液的pH为8_9,静置,过滤,洗涤;
④将③中固体溶于足量的稀硫酸,将得到的溶液蒸发浓缩,冷却,结晶,过滤,干燥,得到硫酸铝晶体;
⑤将②得到的固体洗涤后加入过量的稀硫酸,至铁溶解完全;
⑥将得到的溶液转入密闭容器中,静置,冷却结晶;
⑦待结晶完毕后,滤出晶体,用少量冰水洗涤2至3次,再用滤纸将晶体吸干,得到FeSO4?7H2O晶体.
(1)实验步骤①的目的是除去油污.
(2)步骤②发生的离子反应方程式为2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2 ↑.
(3)步骤③中,溶液中pH难控制,可改用通入CO2气体.
(4)步骤⑤明显不合理,理由是应该Fe过量,否则溶液中可能有Fe3+.
(5)用少量冰水洗晶体,其目的是洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质.
(6)FeSO4?7H2O晶体在高温下可以分解生成Fe2O3,SO2和H2SO4,写出该反应的化学方程式2FeSO4?7H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+H2SO4+13H2O.

分析 制备FeSO4?7H2O和硫酸铝晶体具体实验操作步骤如下:
①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废合金的烧杯中,加热数分钟,用倾析法除去Na2CO3溶液,然后将废合金用蒸馏水洗涤2至3遍,碳酸钠水解导致溶液呈碱性,能洗涤油脂类物质;
②取洗涤后废合金,加入足量的NaOH溶液中,反应完全后过滤,Al和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气;
③向滤液中边搅拌边滴加稀硫酸至溶液的pH为8_9,静置,过滤,洗涤,稀硫酸中和未反应的NaOH;
④将③中固体溶于足量的稀硫酸,稀硫酸和铝反应生成硫酸铝,将得到的溶液蒸发浓缩,冷却,结晶,过滤,干燥,得到硫酸铝晶体;
⑤将②得到的固体洗涤后加入过量的稀硫酸,至铁溶解完全,铁和过量稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气;
⑥将得到的溶液转入密闭容器中,静置,冷却结晶;
⑦待结晶完毕后,滤出晶体,用少量冰水洗涤2至3次,再用滤纸将晶体吸干,得到FeSO4?7H2O晶体;
(1)油脂在碱性条件下易水解;
(2)铝、NaOH溶液发生氧化还原反应生成四羟基合铝酸钠和氢气;
(3)步骤③中,溶液中pH难控制,可改用通入二氧化碳气体调节溶液的pH;
(4)亚铁离子不稳定,易被氧化生成铁离子,为防止亚铁离子被氧化,则Fe应该过量;
(5)用冰水能洗去晶体表面附着的杂质;
(6)根据反应物、生成物和反应条件书写方程式.

解答 解:制备FeSO4?7H2O和硫酸铝晶体具体实验操作步骤如下:
①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废合金的烧杯中,加热数分钟,用倾析法除去Na2CO3溶液,然后将废合金用蒸馏水洗涤2至3遍,碳酸钠水解导致溶液呈碱性,能洗涤油脂类物质;
②取洗涤后废合金,加入足量的NaOH溶液中,反应完全后过滤,Al和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气;
③向滤液中边搅拌边滴加稀硫酸至溶液的pH为8_9,静置,过滤,洗涤,稀硫酸中和未反应的NaOH;
④将③中固体溶于足量的稀硫酸,稀硫酸和铝反应生成硫酸铝,将得到的溶液蒸发浓缩,冷却,结晶,过滤,干燥,得到硫酸铝晶体;
⑤将②得到的固体洗涤后加入过量的稀硫酸,至铁溶解完全,铁和过量稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气;
⑥将得到的溶液转入密闭容器中,静置,冷却结晶;
⑦待结晶完毕后,滤出晶体,用少量冰水洗涤2至3次,再用滤纸将晶体吸干,得到FeSO4?7H2O晶体;
(1)油脂在碱性条件下易水解,碳酸钠是强碱弱酸盐,碳酸根离子水解导致其溶液呈碱性,所以可以用碳酸钠溶液洗涤合金,故答案为:除去油污;
(2)铝、NaOH溶液发生氧化还原反应生成四羟基合铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2 ↑,故答案为:2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2 ↑;
(3)步骤③中,溶液中pH难控制,二氧化碳和碱反应导致溶液碱性减弱,所以可改用通入二氧化碳气体调节溶液的pH,故答案为:通入CO2气体;
(4)亚铁离子不稳定,易被氧化生成铁离子,为防止亚铁离子被氧化,则Fe应该过量,如果Fe不过量,会导致产生铁离子,故答案为:应该Fe过量,否则溶液中可能有Fe3+;
(5)用冰水能洗去晶体表面附着的杂质,故答案为:洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质;
(6)根据反应物、生成物和反应条件书写方程式为2FeSO4?7H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+H2SO4+13H2O,故答案为:2FeSO4?7H2O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+H2SO4+13H2O.

点评 本题以硫酸亚铁、硫酸铝为载体考查物质制备,明确实验原理及基本操作步骤是解本题关键,熟悉每一步可能发生的反应及实验目的,注意:Al和NaOH溶液反应中氢氧化钠不是氧化剂而水是氧化剂,为易错点.

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