Question

12．FeSO₄•7H₂O广泛用于医药和工业领域，以下是FeSO₄•7H₂O的实验室制备流程图．根据题意完成下列填空：
工业废铁屑$→_{加热}^{适量稀盐酸}$  $\stackrel{操作a}{→}$FeSO₄溶液$\stackrel{冷却结晶}{→}$  $\stackrel{过滤、洗涤}{→}$FeSO₄•7H₂O
（1）铁屑与稀硫酸反应前，应用10%Na₂CO₃溶液浸泡几分钟，操作目的是除去废铁屑表面的油污，浸泡后，用倾析法分离并洗涤铁屑．
（2）操作a为趁热过滤．
（3）最后得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；②减少洗涤过程中FeSO₄•7H₂O的损耗．
（4）FeSO₄•7H₂O是某些补血剂的主要成分，实验室要测定某补血剂中铁元素的含量．将FeSO₄•7H₂O最终转化为Fe₂O₃，测定质量变化，操作流程如下：

①步骤④中一系列操作依次是：过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量．
②假设实验过程中Fe无损耗，则每片补血剂含铁元素的质量0.07ag（用含a的代数式表示）．
③若步骤③加入X溶液的量不足，则最后测出每片补血剂含铁元素的质量将偏小（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．

Answer 1

分析 废铁屑中含有酯类油污，Na₂CO₃为强碱弱酸盐，CO₃^2-水解生成HCO₃^-和OH^-，升高促进CO₃^2-水解，碱促进油脂水解，然后过滤洗涤，加入稀硫酸，加热发生反应为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，趁热过滤、冷却结晶，过滤洗涤得到FeSO₄•7H₂O；
（1）碳酸钠溶液能除去油污是因为碳酸根离子水溶液中水解显碱性；
（2）分析可知操作a为趁热过滤减少晶体溶解；
（3）操作中得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤目的是洗去表面杂质，温度降低绿矾溶解度降低，减少绿矾晶体的损失；
将补血剂研细，向药片中加入稀硫酸，然后过滤得到沉淀，向滤液中加入双氧水，发生反应2Fe²⁺+H₂O₂+2H⁺=2Fe³⁺+2H₂O，向溶液中加入过量X溶液生成红褐色沉淀，则X为碱，将红褐色沉淀灼烧得到红棕色固体Fe₂O₃，据此分析解答，
（4）①溶液中得到沉淀的方法是过滤、洗涤、干燥、灼烧、冷却、称量等操作；
②ag固体为氧化铁，结合铁元素守恒计算；
③若步骤③加入X溶液的量不足，生成氢氧化铁沉淀减少；

解答 解：（1）铁屑与稀硫酸反应前，应用10%Na₂CO₃溶液浸泡几分钟，溶液中碳酸根离子水溶液中水解显碱性；反应的离子方程式为：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-、HCO₃^-+H₂O?H₂CO₃+OH^-，操作目的是碳酸钠溶液能除去油污，故答案为：除去废铁屑表面的油污；
（2）为减少晶体损失，操作a为趁热过滤，
故答案为：趁热过滤；
（3）最后得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，温度降低物质溶解度减小，所以其目的是：①除去晶体表面附着的硫酸等杂质，②减少洗涤过程中FeSO₄•7H₂O的损耗，
故答案为：减少洗涤过程中FeSO₄•7H₂O的损耗；
（4）①步骤④中一系列操作依次是：①过滤、②洗涤、③灼烧、④冷却、⑤称量、⑥恒重操作确保氢氧化铁完全分解成了氧化铁，
故答案为：灼烧；
②ag固体为氧化铁，固体中m（Fe）=$\frac{112g}{160g/mol}$×ag=0.7ag，则每片药品中Fe的质量为0.07ag，
故答案为：0.07a；
③若步骤③加入X溶液的量不足，生成氢氧化铁沉淀减少，则最后测出每片补血剂含铁元素的质量将偏小，
故答案为：偏小．

点评 本题考查物质的分离和提纯、物质含量的测定，侧重考查分析、计算、基本操作能力，明确每一步发生的反应是解本题关键，知道物质分离和提纯的基本方法，题目难度中等．