Question

【題目】鐵及其化合物在日常生產(chǎn)生活中用途廣泛，利用FeSO4制備還原鐵粉的工業(yè)流程如下：

實驗室中可用FeSO4(用鐵粉和稀硫酸反應(yīng)制得)和NH4HCO3溶液在如下裝置模擬上述流程中的“轉(zhuǎn)化”環(huán)節(jié)。

(1)裝置A的儀器名稱是________，裝置B中盛放的藥品是________。

(2)實驗過程中，欲將生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是____________________。FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配制的原因是_____________________。

(3)干燥過程的主要目的是脫去產(chǎn)物FeCO3中的游離水，該過程中會有少量FeCO3在空氣中被氧化為FeOOH，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________，取干燥后的FeCO3樣品24.98 g，與炭混合后焙燒，最終得到還原鐵粉12.32 g，計算樣品中FeCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)________%(計算結(jié)果取整數(shù))。

(4)高鐵酸鈉(Na2FeO4)是一種新型凈水劑.用如圖裝置可以制取少量高鐵酸鈉．寫出在用電解法制取高鐵酸鈉時，陽極的電極反應(yīng)式___________________

(5)25 ℃時，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38 ，此溫度下，若實驗室中配制2.5mol/L 100mL硫酸鐵溶液，為使配制過程中不出現(xiàn)渾濁，則至少需要加入10mol/L的硫酸______mL(忽略加入硫酸的體積)。

Answer 1

【答案】分液漏斗 鐵粉 待D處的氫氣純凈后，關(guān)閉活塞3，打開活塞2 亞鐵離子易被氧化 4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2 93 0.25

【解析】

A（分液漏斗）中盛放的是稀硫酸，B中盛放的是鐵粉，C中盛放的是NH4HCO3溶液，開始打開分液漏斗上口玻璃塞，打開活塞1，活塞3，關(guān)閉活塞2，反應(yīng)進(jìn)行到裝置中的空氣排盡，關(guān)閉活塞3，打開活塞2，B中生成的硫酸亞鐵溶液被壓入C中與碳酸氫銨溶液反應(yīng)，生成沉淀，經(jīng)過過濾，洗滌，干燥，焙燒得還原鐵粉。

(1)A和B裝置是用來制取硫酸亞鐵的，鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；

(2)實驗過程中，待D處的氫氣純凈后，關(guān)閉活塞3，打開活塞2，可將B中生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合， 由于亞鐵鹽具有強還原性容易被空氣中的氧氣氧化，所以最好現(xiàn)配現(xiàn)用；

(3)由于鐵的化合價發(fā)生了變化，確定反應(yīng)物為FeCO3、O2、H2O，產(chǎn)物為FeOOH、CO2寫出方程式4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2；利用關(guān)系式法計算FeCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

(4)根據(jù)圖像可以看出陽極鐵失電子與氫氧根離子結(jié)合生成高鐵酸根離子，寫出電極反應(yīng)式；

(5)根據(jù)氫氧化鐵的Ksp進(jìn)行計算。

(1)A和B裝置是用來制取硫酸亞鐵的，鐵和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；

正確答案：分液漏斗 鐵粉。

(2)實驗過程中，待D處的氫氣純凈后，關(guān)閉活塞3，打開活塞2，可將B中生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，由于亞鐵鹽具有強還原性容易被空氣中的氧氣氧化，所以最好現(xiàn)配現(xiàn)用；

正確答案：待D處的氫氣純凈后，關(guān)閉活塞3，打開活塞2，亞鐵離子易被氧化。

(3)由于鐵的化合價發(fā)生了變化，確定反應(yīng)物為FeCO3、O2、H2O，產(chǎn)物為FeOOH、CO2寫出方程式4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2；利用關(guān)系式法計算FeCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

FeCO3 ～ Fe FeOOH ～ Fe

116g 56g 89g 56g

m（FeCO3）g m（FeOOH）g

根據(jù)已知得：m（FeCO3）+ m（FeOOH）=24.98 g；+=12.32g;

兩個等式聯(lián)立可得出m（FeCO3）=23.2g m（FeOOH）=1.78g

樣品中FeCO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù):×100%≈93%;

正確答案: 4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2 93。

(4)根據(jù)圖像可以看出陽極鐵失電子與氫氧根離子結(jié)合生成高鐵酸根離子，寫出電極反應(yīng)式；

正確答案：

(5)配制2.5mol/L 100mL硫酸鐵溶液，根據(jù)氫氧化鐵的Ksp進(jìn)行計算：Ksp[Fe(OH)3]＝C（Fe3+）×=5× = 4.0×10－38，C（OH-）=2×10－13mol/L，所以C（H+）=Kw/ C（OH-）=5×10－2mol/L。根據(jù)C1V1=C2V2，可知5×10－2mol/L×100×10－3L=20×V1×10－3L，V1=0.25mL；

正確答案：0.25。