题目内容

硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)是一种重要的食品和饲料添加剂.实验室通过如下实验由废铁屑制备FeSO4·7H2O晶体:

①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中,加热数分钟,用倾析法除去Na2CO3溶液,然后将废铁屑用水洗涤2遍~3遍;

②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸,控制温度在50℃~80℃之间至铁屑耗尽;

③趁热过滤,将滤液转入到密闭容器中,静置、冷却结晶;

④待结晶完毕后,滤出晶体,用少量冰水洗涤2次~3次,再用滤纸将晶体吸干;

⑤将制得的FeSO4·7H2O晶体放在一个小广口瓶中,密闭保存.

请回答下列问题:

(1)实验步骤①的目的是________,加热的作用是________.

(2)实验步骤②明显不合理,理由是________.

(3)实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体,其目的是________.

(4)经查阅资料后发现,硫酸亚铁在不同温度下结晶可分别得到FeSO4·7H2O、FeSO4·4H2O和FeSO4·H2O.硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和该温度下析出晶体的组成如下表所示(仅在56.7℃、64℃温度下可同时析出两种晶体).

请根据上表中数据在图中作出硫酸亚铁的溶解度曲线.

(5)若需从硫酸亚铁溶液中结晶出FeSO4·4H2O,应控制的结晶温度(t)的范围为________.

答案:
解析:

  (1)除油污,升高温度,Na2CO3水解程度增大,溶液碱性增强,去油污能力增强

  (2)应该铁屑过量(或反应后溶液中必须有铁剩余),否则溶液中可能有Fe3+存在

  (3)用冰水洗涤可降低洗涤过程中FeSO4·7H2O的损耗

  (4)如图

  (5)56.7℃<t<64℃

  解析:(1)废铁屑的表面一般会有些油污,它易被碱性溶液溶掉.Na2CO3溶液呈碱性,且温度越高碱性越强.

  (2)加入过量的稀硫酸后,形成FeSO4和H2SO4的混合溶液.Fe2+易被氧化为Fe3+,Fe易将Fe3+还原为Fe2+.

  (3)硫酸亚铁晶体的溶解度随着温度的升高而增大.用冰水洗涤,既可达到洗涤的目的,又可减少硫酸亚铁晶体的损耗.

  (4)由表中信息可知,选(50,33.0)、(56.7,35.2)、(64,35.6)、(70,33.0)、(80,30.5)、(90,27.0)等点描图较合适.

  (5)在56.7℃下析出FeSO4·7H2O和FeSO4·4H2O,在64℃下析出FeSO4·4H2O和FeSO4·H2O.因此,在56.7℃<t<64℃的范围内析出FeSO4·4H2O.


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