Question

硫酸亞鐵是一種重要的食品和飼料添加劑，某課外興趣小組在實驗室用廢鐵屑與稀硫酸在加熱條件下制取FeSO₄?X H₂O，并測定該晶體中結晶水含量．請回答下列問題：
（1）鐵屑表面少量的鐵銹（主要成分為Fe₂O₃?a H₂O ）對制取硫酸亞鐵有無影響______（填“有”或“無”．其原因是______，該步實驗的關鍵是保證______過量（填“硫酸”或“鐵屑”）；
（2）FeSO₄在不同溫度下溶解度如下表所示：

溫度/℃	0	10	20	30	40	50	60	70	80
溶解度/g/100g水	18.5	20.8	26.3	32.8	40.1	48.4	52.4	50.9	43.7

由于鐵屑中含有C、Si等雜質，為了使FeSO₄ 溶液的濃度增大，便于反應后分離溶液和殘渣．該小組實驗時采取了水浴加熱和趁熱過濾的方法，這樣做的主要目的是為了防止______．你認為實驗時的水浴溫度最好控制在______℃左右．從濾液中獲得FeSO₄?xH₂O，下列操作中不需要的是______；
（A）冷卻　　　　　　（B）蒸發
（C）結晶　　　　　（D）洗滌　　　　（E）過濾
（3）以下是測定FeSO₄?xH₂O中結晶水含量的實驗流程．（稱量儀器為電子天平）


①其加熱裝置正確的是______


②重復操作II、III、IV，直到連續兩次稱量結果相差不超過______g；
③操作III必須要在______中（填儀器名稱）進行．
（4）以下結晶水含量測定操作正確的是______；
A、加熱時，晶體濺出坩堝，再加些FeSO₄?xH₂O
B、加熱時，先用小火，后用大火加熱至最后
C、加熱時，不斷用玻璃棒攪拌
D、恒重操作是指加熱、冷卻、稱量這一過程重復兩次
（5）實驗中出現下列情況時，將對X值有何影響（填“偏大”、“偏小”或“無影響”）：灼燒時有黑色固體出現______；在冷卻過程中，無水硫酸亞鐵又吸收了空氣中的水蒸氣______．

Answer 1

解：（1）少量的鐵銹和鐵屑反應生成二價鐵離子，所以對制取硫酸亞鐵無影響，但必須是鐵屑過量，保證溶液中三價鐵離子完全轉化為二價鐵離子，
故答案為：無；生成的少量Fe³⁺ 與鐵屑反應轉化為Fe²⁺；鐵屑；
（2）根據圖表分析知，0～60℃，溫度越高硫酸亞鐵的溶解性越大；60～80℃，溫度越高溶解度反而減小；所以采取了水浴加熱和趁熱過濾的方法防止硫酸亞鐵晶體析出；60℃時硫酸亞鐵的溶解度最大，所以實驗時的水浴溫度最好控制在60℃左右；從濾液中獲取硫酸亞鐵晶體不需要蒸發，故選B．
故答案為：硫酸亞鐵晶體析出；60℃；B；
（3）①測定FeSO₄?xH₂O中結晶水含量的實驗中必須在坩堝中加熱，裝置應選C，故答案為：C；
②重復操作II、III、IV，直到連續兩次稱量結果相差不超過0.001g，故答案為：0.001；
③為防止空氣中的物質和其反應，所以應在干燥器中冷卻，故答案為：干燥器；
（4）A、加熱時，晶體濺出坩堝，應重新做實驗，故A錯誤；
B、加熱時，先用小火，后用大火加熱，至恒重，故B錯誤；
C、加熱時，不斷用玻璃棒攪拌，防止局部受熱造成液體飛濺，故C正確；
D、恒重操作是指兩次稱重之差不大于0.0003g，故D錯誤；
故答案為：C；
（5）灼燒時有黑色固體出現，說明硫酸亞鐵分解生成氣體，所以m（H₂O）偏大；在冷卻過程中，無水硫酸亞鐵又吸收了空氣中的水蒸氣，則結晶水合物中m（H₂O）偏小，
故答案為：偏大；偏小．
分析：（1）根據生成物的成分判斷是否有影響；三價鐵離子能和鐵單質 反應生成二價鐵離子；
（2）根據硫酸亞鐵的溶解度與溫度的關系分析判斷，在60℃時溶解度最大，溫度越低溶解度越小，高于60℃溫度越高溶解度越小；
（3）①加熱結晶水固體所用儀器為坩堝；
②重復操作II、III、IV，直到連續兩次稱量結果相差不超過0.001g；
③為防止空氣中的物質和其反應應在干燥器中冷卻；
（4）根據操作是否引起誤差判斷；
（5）根據減少的質量是小于實際結晶水的質量還是大于結晶水的含量判斷．
點評：本題考查了硫酸亞鐵結晶水的測定，難度不大，注意灼燒固體必須在坩堝中進行．