Question

【題目】某校學(xué)習(xí)小組的同學(xué)擬用工業(yè)廢鐵屑(主要成分為Fe,還含有少量FeS、Fe3P等)制備FeSO4·7H2O,并探究FeSO4·7H2O高溫分解的產(chǎn)物。

I．制備實(shí)驗(yàn)步驟如下:

①稱取一定量的廢鐵屑，用熱的碳酸鈉溶液浸泡，再用蒸餾水洗滌。

②將處理后的廢鐵屑放入錐形瓶中,加入適量3mol·L－1的硫酸,連接好裝置(如圖)后水浴加熱至反應(yīng)完全。

③依據(jù)現(xiàn)象停止加熱，趁熱過濾，向?yàn)V液中補(bǔ)加少量硫酸。

④將濾液冷卻、結(jié)晶、過濾、洗滌。

回答下列問題

(1)步驟②中需控制硫酸的用量,使鐵粉過量,其目的是_____________________。

(2)裝置C的作用是__________________________。

(3)步驟④中洗滌時(shí)所用的洗滌劑最好是______(填標(biāo)號)。

A．稀硝酸 B．無水乙醇 C．苯

(4)測定產(chǎn)品的純度:

稱取mg產(chǎn)品，放入錐形瓶中,用經(jīng)煮沸過且冷卻的蒸餾水和稀硫酸溶解,然后用cmol·L－1的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,消耗VmLKMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液。

蒸餾水煮沸的原因：______________；產(chǎn)品的純度為_________________(列出計(jì)算表達(dá)式即可)

Ⅱ．探究FeSO4·7H2O高溫分解的產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)裝置及步驟如下，請完成相關(guān)填空:

操作步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	解釋原因
組裝好儀器,先充入氮?dú)猓�再加熱管式爐至700℃一段時(shí)間	試管E中的白色固體變藍(lán)	分解得到的產(chǎn)物中含水蒸氣
氣體產(chǎn)物經(jīng)過試管B時(shí)	品紅溶液褪色	(5)產(chǎn)物中含有___________。
氣體產(chǎn)物經(jīng)過試管C時(shí)	試管C中出現(xiàn)白色沉淀	(6)C中反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________。
將瓷舟中反應(yīng)后的固體溶于足量稀硫酸，再滴入幾滴KSCN溶液	(7)_________________。	(8)溶液中中含有__________。

(9)依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及產(chǎn)物，寫出FeSO4·7H2O分解的化學(xué)方程式：_________________。

Answer 1

【答案】保證溶液中都是Fe2＋ 除去H2S、PH3等雜質(zhì) B 除去蒸餾水中的氧氣 產(chǎn)物中有二氧化硫 SO3+H2O+BaCl2===BaSO4↓+2HCl 溶液變成血紅色 溶液含有Fe3＋ 2FeSO4·7H2O=Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O

【解析】

I．(1)步驟②中需控制硫酸的用量，使鐵粉過量，保證溶液中不含Fe3+；

(2) 鐵屑中含有少量FeS、Fe3P等，與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2S、PH3等污染性氣體；

(3) A．稀硝酸能氧化亞鐵離子；B．無水乙醇能同時(shí)帶走FeSO4·7H2O表面的水；

C．苯與水不溶，不適合作洗滌劑；

(4) 配制硫酸亞鐵溶液所用的蒸餾水應(yīng)預(yù)先煮沸，以除去溶解在水中的氧氣；滴定過程中KMnO4將Fe2+氧化為Fe3+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO4-+5 Fe2++8H+=Mn2++5 Fe3++4H2O，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系求出產(chǎn)品純度；

Ⅱ．（5）氣體產(chǎn)物經(jīng)過試管B時(shí)，分解得到的產(chǎn)物中含SO2，品紅溶液褪色；

（6）氣體產(chǎn)物經(jīng)過試管C時(shí)，與氯化鋇溶液反應(yīng)生成白色沉淀；

（7）將瓷舟中反應(yīng)后的固體溶于足量稀硫酸，再滴入幾滴KSCN溶液，溶液變紅；

（8）因?yàn)楫a(chǎn)物中含有SO2，S元素化合價(jià)降低則Fe元素化合價(jià)會(huì)升高，溶于足量稀硫酸后溶液含有Fe3+；

（9）依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象知產(chǎn)物為Fe2O3、SO2、SO3和H2O，據(jù)此可寫出FeSO4·7H2O分解的化學(xué)方程式。

I．(1)步驟②中需控制硫酸的用量，使鐵粉過量，保證溶液中不含Fe3+；

故答案為：保證溶液中都是Fe2＋；

(2) 鐵屑中含有少量FeS、Fe3P等，與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生H2S、PH3等污染性氣體，故裝置C的作用是除去H2S、PH3等雜質(zhì)；

故答案為：除去H2S、PH3等雜質(zhì)；

(3) A．稀硝酸能氧化亞鐵離子，選項(xiàng)A不選；

B．無水乙醇能同時(shí)帶走FeSO4·7H2O表面的水，選項(xiàng)B選；

C．苯與水不溶，不適合作洗滌劑，選項(xiàng)C不選；

故答案為：B；

(4) 配制硫酸亞鐵溶液所用的蒸餾水應(yīng)預(yù)先煮沸，以除去溶解在水中的氧氣；滴定過程中KMnO4將Fe2+氧化為Fe3+，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為MnO4-+5 Fe2++8H+=Mn2++5 Fe3++4H2O，根據(jù)反應(yīng)關(guān)系，產(chǎn)品純度為；

故答案為：除去蒸餾水中的氧氣；；

Ⅱ．（5）氣體產(chǎn)物經(jīng)過試管B時(shí)，分解得到的產(chǎn)物中含SO2，品紅溶液褪色；

故答案為：產(chǎn)物中有二氧化硫；

（6）氣體產(chǎn)物經(jīng)過試管C時(shí)，與氯化鋇溶液反應(yīng)生成白色沉淀，C中反應(yīng)的化學(xué)方程式為SO3+H2O+BaCl2===BaSO4↓+2HCl；

故答案為：SO3+H2O+BaCl2===BaSO4↓+2HCl；

（7）將瓷舟中反應(yīng)后的固體溶于足量稀硫酸，再滴入幾滴KSCN溶液，溶液變紅；

故答案為：溶液變成血紅色；

（8）因?yàn)楫a(chǎn)物中含有SO2，S元素化合價(jià)降低則Fe元素化合價(jià)會(huì)升高，溶于足量稀硫酸后溶液含有Fe3+；

故答案為：溶液含有Fe3＋；

（9）依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及產(chǎn)物，FeSO4·7H2O分解的化學(xué)方程式：2FeSO4·7H2O=Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。

故答案為：2FeSO4·7H2O=Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O。