Question

3．某學校化學興趣小組同學小博經查閱資料知道，FeSO₄•7H₂O是一種重要的食品和飼料添加劑．為此小組同學開始探索工業(yè)制備FeSO₄•7H₂O的過程，選擇了某工來廢渣主要成分是Fe₂O₃，還含有CaCO₃和SiO₂（既不溶于水也溶于稀硫酸）．
請根據流程圖回答下列問題：

（1）操作①中將廢渣變成粉末的目的是增大與稀硫酸的接觸面積，使反應更充分，稀硫酸與粉末中的氧化鐵反應的化學方程式為Fe₂O₃+2H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O．
（2）操作②所需要的玻璃儀器是：燒杯、玻璃棒和漏斗．固定裝置是鐵架臺．
（3）經測定，濾渣中只含CaCO₃和SiO₂，你認為實驗室能（填“能”或者“不能”）用粉末的石灰石與稀硫酸反應制二氧化碳．
（4）Fe與Fe₂（SO₄）₃反應生成FeSO₄的化學方程式為Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄，反應中化合價發(fā)生變化的元素是Fe．
（5）硫酸亞鐵的溶解度曲線如圖2，待結晶完畢后，濾除晶體，用少量冰水洗滌2～3次．用冰水洗滌的目的是（結合硫酸亞鐵的溶解度曲線圖進行分析）：
Ⅰ．除去晶體表面附著的雜質；Ⅱ．用冰水洗滌可降低洗滌過程中FeSO₄•7H₂O的損耗．

Answer 1

分析 （1）根據增大接觸面積可以加快反應速率，稀硫酸與粉末中的氧化鐵反應生成硫酸鐵和水去進行分析；
（2）根據過濾可以將固體和液體分離，過濾需用到的儀器有：燒杯、玻璃棒和漏斗去進行分析；
（3）根據測定，濾渣中只含有CaSO₄和SiO₂；說明廢渣中的碳酸鈣已經完全和稀硫酸反應，生成了二氧化碳氣體去分析解答；
（4）從圖可知：Fe與Fe₂（SO₄）₃反應生成FeSO₄，反應物是Fe和Fe₂（SO₄）₃，生成物是FeSO₄去分析解答；
（5）從硫酸亞鐵的溶解度曲線如圖1可以看出：硫酸亞鐵的溶解度隨溫度的升高而增大，冰水的溫度低，硫酸亞鐵在低溫下的溶解度小，可降低洗滌過程中綠礬的溶解而造成的損失去分析解答．

解答 解：（1）將廢渣研磨的目的是：增大與稀硫酸的接觸面積，使反應更充分，稀硫酸與粉末中的氧化鐵反應，生成硫酸鐵和水，化學方程式為：Fe₂O₃+2H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）由題目中圖可以看出步驟②用來分離固體和液體，獲得濾液和濾渣，所以這個步驟是過濾；過濾時需用到的儀器有：燒杯、玻璃棒和漏斗；固定裝置是鐵架臺；
（3）工業(yè)廢渣主要成分是Fe₂O₃，還含有CaCO₃和SiO₂（既不溶于水也不溶于稀硫酸），加入稀硫酸后，題目中指出：“經測定，濾渣中只含有CaSO₄和SiO₂；”說明廢渣中的碳酸鈣已經完全和稀硫酸反應，生成了二氧化碳氣體；
（4）由圖可知：Fe與Fe₂（SO₄）₃反應生成FeSO₄，反應物是Fe和Fe₂（SO₄）₃，生成物是FeSO₄，故反應的化學方程式為：Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄；反應前后，鐵元素由0價、+3價轉化為+2價，硫元素和氧元素的化合價沒有改變；
（5）硫酸亞鐵的溶解度曲線如圖1可以看出：硫酸亞鐵的溶解度隨溫度的升高而增大，用冰水洗滌的目的是一、除去晶體表面附著的溶于水雜質，二、冰水的溫度低，硫酸亞鐵在低溫下的溶解度小，可降低洗滌過程中綠礬的溶解而造成的損失．
故答案為：（1）增大與稀硫酸的接觸面積，使反應更充分；Fe₂O₃+2H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；
（2）漏斗；鐵架臺；
（3）能；
（4）Fe+Fe₂（SO₄）₃═3FeSO₄；Fe；
（5）用冰水洗滌可降低洗滌過程中FeSO₄•7H₂O的損耗．

點評 塊狀的石灰石和稀硫酸反應時，由于生成的硫酸鈣微溶于水，附著在碳酸鈣的表面，阻止了碳酸鈣與稀硫酸的進一步接觸，使反應停止；而用碳酸鈣粉末則增大了與稀硫酸的接觸面積，避免上述現象，反應得以進行，故可用碳酸鈣粉末和稀硫酸制取二氧化碳氣體．