Question

【題目】某校學習小組的同學擬用工業廢鐵屑(主要成分為Fe,還含有少量FeS、Fe3P等)制備FeSO4·7H2O,并探究FeSO4·7H2O高溫分解的產物。

I．制備實驗步驟如下:

①稱取一定量的廢鐵屑，用熱的碳酸鈉溶液浸泡，再用蒸餾水洗滌。

②將處理后的廢鐵屑放入錐形瓶中,加入適量3mol·L－1的硫酸,連接好裝置(如圖)后水浴加熱至反應完全。

③依據現象停止加熱，趁熱過濾，向濾液中補加少量硫酸。

④將濾液冷卻、結晶、過濾、洗滌。

回答下列問題

(1)步驟②中需控制硫酸的用量,使鐵粉過量,其目的是_____________________。

(2)裝置C的作用是__________________________。

(3)步驟④中洗滌時所用的洗滌劑最好是______(填標號)。

A．稀硝酸 B．無水乙醇 C．苯

(4)測定產品的純度:

稱取mg產品，放入錐形瓶中,用經煮沸過且冷卻的蒸餾水和稀硫酸溶解,然后用cmol·L－1的KMnO4標準溶液滴定,消耗VmLKMnO4標準溶液。

蒸餾水煮沸的原因：______________；產品的純度為_________________(列出計算表達式即可)

Ⅱ．探究FeSO4·7H2O高溫分解的產物的實驗裝置及步驟如下，請完成相關填空:

操作步驟	實驗現象	解釋原因
組裝好儀器,先充入氮氣，再加熱管式爐至700℃一段時間	試管E中的白色固體變藍	分解得到的產物中含水蒸氣
氣體產物經過試管B時	品紅溶液褪色	(5)產物中含有___________。
氣體產物經過試管C時	試管C中出現白色沉淀	(6)C中反應的化學方程式為________________________。
將瓷舟中反應后的固體溶于足量稀硫酸，再滴入幾滴KSCN溶液	(7)_________________。	(8)溶液中中含有__________。

(9)依據實驗現象及產物，寫出FeSO4·7H2O分解的化學方程式：_________________。

Answer 1

【答案】保證溶液中都是Fe2＋ 除去H2S、PH3等雜質 B 除去蒸餾水中的氧氣 產物中有二氧化硫 SO3+H2O+BaCl2===BaSO4↓+2HCl 溶液變成血紅色 溶液含有Fe3＋ 2FeSO4·7H2O=Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O

【解析】

I．(1)步驟②中需控制硫酸的用量，使鐵粉過量，保證溶液中不含Fe3+；

(2) 鐵屑中含有少量FeS、Fe3P等，與稀硫酸反應產生H2S、PH3等污染性氣體；

(3) A．稀硝酸能氧化亞鐵離子；B．無水乙醇能同時帶走FeSO4·7H2O表面的水；

C．苯與水不溶，不適合作洗滌劑；

(4) 配制硫酸亞鐵溶液所用的蒸餾水應預先煮沸，以除去溶解在水中的氧氣；滴定過程中KMnO4將Fe2+氧化為Fe3+，發生反應的離子方程式為MnO4-+5 Fe2++8H+=Mn2++5 Fe3++4H2O，根據反應關系求出產品純度；

Ⅱ．（5）氣體產物經過試管B時，分解得到的產物中含SO2，品紅溶液褪色；

（6）氣體產物經過試管C時，與氯化鋇溶液反應生成白色沉淀；

（7）將瓷舟中反應后的固體溶于足量稀硫酸，再滴入幾滴KSCN溶液，溶液變紅；

（8）因為產物中含有SO2，S元素化合價降低則Fe元素化合價會升高，溶于足量稀硫酸后溶液含有Fe3+；

（9）依據實驗現象知產物為Fe2O3、SO2、SO3和H2O，據此可寫出FeSO4·7H2O分解的化學方程式。

I．(1)步驟②中需控制硫酸的用量，使鐵粉過量，保證溶液中不含Fe3+；

故答案為：保證溶液中都是Fe2＋；

(2) 鐵屑中含有少量FeS、Fe3P等，與稀硫酸反應產生H2S、PH3等污染性氣體，故裝置C的作用是除去H2S、PH3等雜質；

故答案為：除去H2S、PH3等雜質；

(3) A．稀硝酸能氧化亞鐵離子，選項A不選；

B．無水乙醇能同時帶走FeSO4·7H2O表面的水，選項B選；

C．苯與水不溶，不適合作洗滌劑，選項C不選；

故答案為：B；

(4) 配制硫酸亞鐵溶液所用的蒸餾水應預先煮沸，以除去溶解在水中的氧氣；滴定過程中KMnO4將Fe2+氧化為Fe3+，發生反應的離子方程式為MnO4-+5 Fe2++8H+=Mn2++5 Fe3++4H2O，根據反應關系，產品純度為；

故答案為：除去蒸餾水中的氧氣；；

Ⅱ．（5）氣體產物經過試管B時，分解得到的產物中含SO2，品紅溶液褪色；

故答案為：產物中有二氧化硫；

（6）氣體產物經過試管C時，與氯化鋇溶液反應生成白色沉淀，C中反應的化學方程式為SO3+H2O+BaCl2===BaSO4↓+2HCl；

故答案為：SO3+H2O+BaCl2===BaSO4↓+2HCl；

（7）將瓷舟中反應后的固體溶于足量稀硫酸，再滴入幾滴KSCN溶液，溶液變紅；

故答案為：溶液變成血紅色；

（8）因為產物中含有SO2，S元素化合價降低則Fe元素化合價會升高，溶于足量稀硫酸后溶液含有Fe3+；

故答案為：溶液含有Fe3＋；

（9）依據實驗現象及產物，FeSO4·7H2O分解的化學方程式：2FeSO4·7H2O=Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。

故答案為：2FeSO4·7H2O=Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。