Question

（12分）硫酸亞鐵（FeSO₄·7H₂O)是一種重要的食品和飼料添加劑。實驗室通過如下實驗由廢鐵屑制備FeSO₄·7H₂O晶體：
①將5% Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢鐵屑的燒杯中，加熱數分鐘，用傾析法除去Na₂CO₃溶液，然后將廢鐵屑用水洗滌2～3遍；②向洗滌過的廢鐵屑中加入過量的稀硫酸，控制溫度在50～80 ℃之間至鐵屑耗盡；③趁熱過濾，將濾液轉入到密閉容器中，靜置、冷卻結晶；④待結晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2～3次，再用濾紙將晶體吸干；⑤將制得的FeSO₄·7H₂O晶體放在一個小廣口瓶中，密閉保存。
請完成下列問題：
（1）實驗步驟①的目的是___________________，加熱的作用是
_________________________。
（2）實驗步驟②明顯不合理，理由是
________________________________________________。
（3）實驗步驟④中用少量冰水洗滌晶體，其目的是_________________；
__________________。
（4）經查閱資料后發現，硫酸亞鐵在不同溫度下結晶可分別得到FeSO₄·7H₂O、FeSO₄·4H₂O和FeSO₄·H₂O。硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度和該溫度下析出晶體的組成如下表所示（僅在56.7 ℃、64 ℃溫度下可同時析出兩種晶體）。

硫酸亞鐵的溶解度和析出晶體的組成

溫度/℃	0	10	30	50	56.7	60	64	70	80	90
溶解度/g	14.0	17.0	25.0	33.0	35.2	35.3	35.6	33.0	30.5	27.0
析出晶體	FeSO4·7H2O				FeSO4·4H2O			FeSO4·H2O

請根據表中數據作出硫酸亞鐵的溶解度曲線。
（5）若需從硫酸亞鐵溶液中結晶出FeSO₄·4H₂O，應控制的結晶溫度（t）的范圍為________。

Answer 1

（1）除油污 升高溫度，溶液堿性增強，去油污能力增強
（2）應該鐵屑過量（或反應后溶液中必須有鐵剩余），否則溶液中可能有Fe³⁺存在
（3）洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質
用冰水洗滌可降低洗滌過程中FeSO₄·7H₂O的損耗
（4）如圖

（5）56.7 ℃<t<64 ℃

(1)Na₂CO₃溶液的主要作用是除去廢鐵屑表面的油污，因為升高溫度，Na₂CO₃的水解程度大，去污能力強，故需加熱。
（2）Fe²⁺易被空氣中的O₂氧化成Fe³⁺，要保證得到較純凈的FeSO₄·7H₂O晶體，必須在溶解鐵屑時保證鐵屑過量。
（3）要得到純凈的FeSO₄·7H₂O晶體，在濾出晶體后必須洗滌2～3次，以除去其表面的雜質離子。