Question

某化學課外活動小組在實驗室用廢鐵屑或廢鐵絲與稀硫酸在加熱條件下制取FeSO₄·xH₂O晶體，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·aH₂O)對制取硫酸亞鐵有無影響      (填“有”或“無”)。其原因是：      。如有影響將如何操作？　　　　(若無影響，此問可以不答)。

(2)FeSO₄在不同溫度下的溶解度如下表所示：

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

由于廢鐵屑含有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。??

(3)測定晶體中結晶水含量所用的實驗儀器除托盤天平(或物理天平)、研缽、坩堝、坩堝鉗、三腳架、泥三角、酒精燈、藥匙外，還有　　　　；判斷晶體中結晶水完全失去的實驗操作是　　　　。?

(4)計算硫酸亞鐵晶體化學式中x的實驗值表達式為x=　　　　?。(已知：硫酸亞鐵晶體中結晶水的質量為m g、硫酸亞鐵晶體的質量為w g)?

(5)由于鐵屑或鐵絲與硫酸反應速率慢，實驗過程中有的同學提出采用電解的方法，可以加快制取FeSO₄溶液的反應速率，該方法的電解質溶液是　　　　，陽極的電極反應方程式為：　                     。?

請你再寫出一種(不包括改變溫度和硫酸的濃度)以鐵單質為反應物，能加快制取FeSO₄溶液反應速率的方法：　　　　。?

Answer 1

(1)無Fe₂O₃·xH₂O與H₂SO₄反應生成Fe³⁺，過量的鐵屑可以將Fe^3+?還原成Fe²⁺，只要保證鐵屑過量，就可以排除鐵銹的影響　???

(2)析出硫酸亞鐵晶體與殘渣一起被過濾掉(或硫酸亞鐵晶體析出)60

(3)玻璃棒、干燥器連續兩次加熱、冷卻、稱量的質量差不超過0.1 g　

(4)x = ?

(5)稀硫酸　陽極：Fe - 2e^- ＝ Fe^2+??

增大反應物接觸面積：用鐵粉與稀硫酸反應；利用原電池原理：用鐵與銅(或CuSO₄溶液，C粉等)和稀硫酸反應?

增加陽離子的氧化性：用過量的鐵粉與CuSO₄溶液或Fe₂(SO₄)₃溶液等反應(3分，其他合理答案參照給分)?

解析：(1)無影響，因鐵銹Fe₂O₃·aH₂O + 6H ⁺＝ 2Fe³⁺+(a+3)H₂O,2Fe³⁺+ Fe＝3Fe^2+?,只要Fe量大即無影響。?

(2)FeSO₄的溶解度在60 ℃較大，故可在60 ℃過濾，防止低溫下析出的FeSO₄和C、Si等雜質一并過濾掉。?

(3)將FeSO₄·xH₂O 在坩堝中加熱后應在干燥器中冷卻以防止再結合水，故缺玻璃棒(攪拌用)和干燥器。是否完全失水的判斷方法是連續兩次加熱、冷卻、稱量，其質量差不超過0.1 g。?

(4)FeSO₄·xH₂O＝ FeSO₄ + xH₂O?

　   152+18x                         18x?

　        w                                 m?

x =??

(5)要使Fe轉化為Fe^2+?，故Fe必作陽極，電解溶液為H₂SO₄。?

(6)可利用Fe作原電池負極的方法加快反應。?

如加入CuSO₄溶液、或加入單質銅、或加入碳粉等。