Question

3．硫酸亚铁常用于制造铁氧体、净水、聚合催化剂、照相制版．某化学兴趣小组在通风环境进行以下探究．回答有关问题：
（1）利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）制取硫酸亚铁晶体用图1所示过程进行实验．

①氧化铝与热烧碱液反应的离子方程式为Al₂O₃+2OH^-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2[Al（OH）₄]^-．
②实验过程中需要用到的玻璃仪器有BC（填标号）．
A．分液漏斗B．胶头滴管C．玻璃棒D．坩埚
③FeSO₄的溶解度随温度变化的曲线如图2，两次水浴加热的温度均应控制在63℃的原因为为增大FeSO₄溶解度，增大产率．
④操作X为趁热过滤．
（2）探究硫酸亚铁分解产物
已知：i  硫酸盐热分解的气体产物可能有SO₂、SO₃和O₂．
ii  SO₃、SO₂的沸点依次为44.8℃、-10℃，S0₃的熔点为16.8℃．
按图3所示的装置进行实验．
①装置C的作用为安全瓶，防倒吸．
②能证明气体产物仅有SO₃和SO₂的实验现象为B中有晶体生成，D中不产生白色沉淀，E中溶液颜色变浅．
③探究固体产物中铁的氧化物形式
假设一：只有Fe₂O₃；假设二：只有Fe₃O₄；假设三：Fe₂O₃和Fe₃O₄均有
为验证上述假设，完成下列定量实验．

步骤	操作	结论
1	将1.6g固体产物溶于过量稀硫酸	假设一成立
2	往步骤1所得溶液中先加入足量双氧水，再加入足量NaOH溶液并充分搅拌
3	过滤、洗涤、干燥灼烧至恒重
4	称得最终固体质量为1.6g

Answer 1

分析 （1）废铁屑中含少量氧化铝、氧化铁等，将废铁屑加入热的烧碱液中，发生反应然后反应I中加入NaHCO₃并搅拌，调节溶液的pH，发生反应Al₂O₃+2OH^-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2[Al（OH）₄]^-，除去氧化铝，过滤向铁屑加稀硫酸中，水浴加热，发生反应Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，趁热过滤，向滤液中加入少量稀硫酸和铁屑，水浴加热，趁热过滤，结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁晶体，据此分析；
（2）①A分解硫酸亚铁，B装置冷凝SO₃，C装置为安全瓶；
②B装置冷凝SO₃，二氧化硫与氯化钡不反应，与氯化铁发生氧化还原反应，故D中无现象，E中溶液颜色变浅；
③取一定量的固体溶解，将其氧化，再用氢氧化钠溶液沉淀，将得到的沉淀氢氧化铁灼烧生成氧化铁，与原固体的质量比较可得．

解答 解：（1）①氧化铝与热烧碱液反应的离子方程式为：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2[Al（OH）₄]^-；
故答案为：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2[Al（OH）₄]^-；
②实验中需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶体滴管；
故答案为：BC；
③为增大FeSO₄溶解度，增大产率，两次水浴加热的温度均应控制在63℃；
故答案为：为增大FeSO₄溶解度，增大产率；
④根据分析，溶液趁热过滤，结晶、过滤、洗涤、干燥得到硫酸亚铁晶体；
故答案为：趁热过滤；
（2）①装置C为安全瓶，防止倒吸；
故答案为：安全瓶，防倒吸；
②SO₃、SO₂的沸点依次为44.8℃、-10℃，S0₃的熔点为16.8℃，B装置冰水浴，冷凝SO₃，SO₂不与氯化钡溶液反应，具有还原性，能与氯化铁发生氧化还原反应，使E中颜色变浅，故B中有晶体生成，D中不产生白色沉淀，E中溶液颜色变浅，说明气体产物仅有SO₃和SO₂；
故答案为：B中有晶体生成，D中不产生白色沉淀，E中溶液颜色变浅；
③取一定量的固体溶解，将其氧化，再用氢氧化钠溶液沉淀，将得到的沉淀氢氧化铁灼烧生成氧化铁，与原固体的质量比较，可得，故：
步骤1：将1.6g固体产物（铁的氧化物）溶于过量稀硫酸，步骤2：往步骤1所得溶液中先加入足量双氧水，再加入足量NaOH溶液并充分搅拌，步骤3：过滤、洗涤、干燥，灼烧至恒重，步骤4：称得最终固体（Fe₂O₃）质量为1.6g，
将原固体产物中的铁元素全转化为Fe₂O₃，与原固体质量相等，说明原固体只有Fe₂O₃，假设一成立；
故答案为：先加入足量双氧水，再加入足量NaOH溶液并充分搅拌；灼烧至恒重；假设一成立．

点评 本题考查物质的制备实验及混合物的分离和提纯，为高频考点，把握流程图中每一步发生的反应及操作方法是解本题关键，注意结合题给信息解答，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．