Question

（14分）某課外學習小組為探究硫酸亞鐵晶體（FeSO₄·7H₂O）制備及影響因素，進行如下實驗。
Ⅰ制取硫酸亞鐵溶液
稱取一定量鐵屑，放入燒瓶中，加入25 mL 3 mol·L^－1硫酸，用酒精燈加熱。
（1）加熱一段時間后，發現燒瓶中溶液變黃并產生能使品紅溶液褪色的氣體。產生該現象的原因是 
（用化學方程式表示）。
（2）制備過程中，鐵需過量的原因是            。
Ⅱ實驗改進
該小組同學發現以上實驗不完善，查閱資料后，對實驗做如下
改進：①反應前通入氮氣；②水浴加熱，控制溫度50～60℃；
③實驗中適當補充硫酸調節pH＝2；④增加尾氣吸收裝置。改進裝置如圖（夾持和加熱裝置略去）。

（3）實驗中采用水浴加熱，除了便于控制溫度外，還有的優點是          。
（4）調節pH＝2目的是                        。
（5）下列裝置適合尾氣吸收的是        （填序號）。

Ⅲ 晶體純度測定
（6）燒瓶中的溶液經處理得硫酸亞鐵晶體。準確稱取晶體 0.5000 g置于錐形瓶中，加入10 mL 3mol·L^－1硫酸溶液和15 mL新煮沸過的蒸餾水進行溶解，立即用0.02000mol·L^－1高錳酸鉀標準溶液滴定，消耗標準溶液體積的平均值為16.90 mL。（已知：5Fe^2＋＋MnO₄^－＋8H^＋＝5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O）
①高錳酸鉀標準溶液應盛裝在         滴定管（填“酸式”或“堿式”）。
②獲得硫酸亞鐵晶體的純度為              。

Answer 1

（1）2Fe＋6H₂SO₄（濃）△Fe₂(SO₄)₃＋3SO₂↑＋6H₂O（其他合理答案給分）（3分）
（2）防止Fe^2＋被氧化（2分） （3）均勻受熱（2分） （4）抑制Fe^2＋的水解（2分）
（5）BC（2分）  （6）①酸式（1分）   ②93.96%（2分）

解析試題分析：（1）加熱一段時間后，發現燒瓶中溶液變黃并產生能使品紅溶液褪色的氣體，該氣體應該是二氧化硫，溶液顯黃色，說明有鐵離子產生。這說明在加熱的條件下硫酸與鐵反應生成了硫酸鐵、二氧化硫和水，反應的化學方程式為2Fe＋6H₂SO₄（濃）△Fe₂(SO₄)₃＋3SO₂↑＋6H₂O。
（2）亞鐵離子極易被氧化，而鐵具有還原性，因此鐵過量的目的是防止Fe^2＋被氧化。
（3）水浴加熱除了便于控制溫度外，還有的優點是受熱均勻。
（4）在溶液中亞鐵離子易水解，溶液顯酸性。因此調節pH＝2的目的是控制亞鐵離子水解。
（5）二氧化硫易溶于水，直接吸收容易引起液體倒流，所以A裝置不正確，BC裝置正確，答案選BC。
（6）①高錳酸鉀溶液具有強氧化性，因此高錳酸鉀標準溶液應盛裝在酸式滴定管中。
②消耗0.02000 mol·L^－1高錳酸鉀的物質的量是0.02000 mol·L^－1×0.01690L＝0.000338mol。則根據方程式可知消耗亞鐵離子的物質的量是0.000338mol×5＝0.00169mol，因此硫酸亞鐵晶體的質量＝0.00169mol×278g/mol＝0.46982g，所以純度為×100%＝93.96%。
考點：考查硫酸亞鐵晶體制備實驗方案設計與探究