Question

綠礬（FeSO₄?7H₂O）是一種重要的食品和飼料添加劑．資料顯示，硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度以及析出晶體的組成均不同．

溫度（℃）	0	10	30	50	56.7		60	64		70	80	90
溶解度（g/100g水）	14.0	17.0	25.0	33.0	35.2		35.3	35.6		33.3	30.5	27.0
析出晶體	FeSO4?7H2O					FeSO4?4H2O			FeSO4?H2O

在實(shí)驗(yàn)室里可以通過下列流程用廢鐵屑制備綠礬：

完成下列填空：
（1）使用Na₂CO₃（aq）作前期處理時(shí)，需要采取的措施是

 

．
A、冷卻一段時(shí)間     B、常溫放置一段時(shí)間      C、加熱保溫一段時(shí)間
（2）試劑a是

 

． 酸溶時(shí)，當(dāng)看到

 

現(xiàn)象時(shí)應(yīng)停止加熱，并趁熱過濾，所得濾渣中一定含有的物質(zhì)是

 

．
（3）利用如圖裝置對(duì)所獲產(chǎn)品（FeSO₄?nH₂O）中結(jié)晶水的含量進(jìn)行測(cè)定．

在稱量C中的硬質(zhì)玻璃管（82.112g）、裝入晶體后的硬質(zhì)玻璃管（86.282g）、D的質(zhì)量（78.368g）后，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

步驟I的目的是

 

；操作甲是

 

，操作丙是

 

（填寫編號(hào)）．
a、關(guān)閉K₁      b、熄滅酒精燈      c、冷卻到室溫       d、烘干
（4）步驟 IV稱得此時(shí)C中硬質(zhì)玻璃管的質(zhì)量為84.432g，D的質(zhì)量為80.474g．產(chǎn)品硫酸亞鐵晶體（FeSO₄?nH₂O）中n=

 

；相對(duì)誤差為

 

．產(chǎn)生誤差的可能原因是：

 

、

 

（選寫2條）．

Answer 1

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),物質(zhì)分離和提純的方法和基本操作綜合應(yīng)用

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）碳酸鈉溶液為堿性溶液，能夠除去油污，且加熱促進(jìn)碳酸鈉水解，堿性增強(qiáng)；
（2）要制備硫酸亞鐵，所以要用稀硫酸溶解鐵屑，為了防止亞鐵離子被氧化，F(xiàn)e不能全部消耗；
（3）二價(jià)鐵易被氧化，所以要先通二氧化碳排盡裝置中的氧氣；然后點(diǎn)燃酒精燈加熱；充分加熱后，熄滅酒精燈，繼續(xù)通二氧化碳，待冷卻到室溫，關(guān)閉K₁停止通二氧化碳，最后稱量固體的質(zhì)量；
（4）根據(jù)已知數(shù)據(jù)求出水的質(zhì)量和晶體的質(zhì)量，根據(jù)二者的物質(zhì)的量關(guān)系求出n；根據(jù)影響測(cè)定的水的質(zhì)量的因素分析．

解答： 解：（1）碳酸鈉溶液為堿性溶液，能夠除去油污，且加熱促進(jìn)碳酸鈉水解，堿性增強(qiáng)，去油污的能力增強(qiáng)，所以碳酸鈉溶液要加熱保溫一段時(shí)間；
故答案為：洗油污；促進(jìn)水解；
（2）要制備硫酸亞鐵，所以要用稀硫酸溶解鐵屑，為了防止亞鐵離子被氧化，F(xiàn)e不能全部消耗，則加入稀硫酸時(shí)當(dāng)溶液中氣泡較少時(shí)即停止加硫酸，防止Fe被耗盡；由于Fe有剩余，則過濾時(shí)濾渣中一定含有Fe；
故答案為：稀硫酸；溶液中氣泡較少時(shí)；Fe；
（3）二價(jià)鐵易被氧化，所以要先通二氧化碳排盡裝置中的氧氣；然后點(diǎn)燃酒精燈加熱；充分加熱后，熄滅酒精燈，繼續(xù)通二氧化碳，待冷卻到室溫，關(guān)閉K₁停止通二氧化碳，最后稱量固體的質(zhì)量；
故答案為：排盡裝置中的空氣，防止硫酸亞鐵被氧化；b；a；
（4）通過以上數(shù)據(jù)得出，晶體質(zhì)量為86.282g-82.112=4.170g，加熱完全分解后剩余固體的質(zhì)量為84.432g-82.112=2.320g，
所以

18n

152

=

4.170-2.320

2.320

，解得n=6.734；
相對(duì)誤差為

6.734-7

7

×100%=-3.8%；
求出的n的值比實(shí)際的值偏小，說(shuō)明測(cè)量的水的質(zhì)量偏小，①加熱時(shí)間過短，結(jié)晶水未完全失去、②冷卻結(jié)晶時(shí)，可能在56.7℃以上有晶體析出，則獲得、③未進(jìn)行恒重操作等均會(huì)使測(cè)量的水的質(zhì)量偏小；
故答案為：6.734；-3.8%；加熱時(shí)間過短，結(jié)晶水未完全失去、冷卻結(jié)晶時(shí)，可能在56.7℃以上有晶體析出．

點(diǎn)評(píng)：本題考查較為綜合，涉及化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)以及相關(guān)計(jì)算等知識(shí)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⒂?jì)算能力的考查，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的積累，難度中等．