Question

某課外學(xué)習(xí)小組為探究硫酸亞鐵晶體（FeSO₄?7H₂O）制備及影響因素，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．
Ⅰ．制取硫酸亞鐵溶液
稱取一定量鐵屑，放入燒瓶中，加入25mL 3mol?L^-1硫酸，用酒精燈加熱．
（1）加熱一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)燒瓶中溶液變黃并產(chǎn)生能使品紅溶液褪色的氣體．產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是

 

（用化學(xué)方程式表示）．
（2）制備過(guò)程中，鐵需過(guò)量的原因是

 

．
Ⅱ．實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
該小組同學(xué)發(fā)現(xiàn)以上實(shí)驗(yàn)不完善，查閱資料后，對(duì)實(shí)驗(yàn)做如下改進(jìn)：①反應(yīng)前通入氮?dú)�；②水浴加熱，控制溫�?0～60℃；③實(shí)驗(yàn)中適當(dāng)補(bǔ)充硫酸調(diào)節(jié)pH=2；④增加尾氣吸收裝置．改進(jìn)裝置如圖1（夾持和加熱裝置略去）．

（3）實(shí)驗(yàn)中采用水浴加熱，除了便于控制溫度外，還有的優(yōu)點(diǎn)是

 

．
（4）調(diào)節(jié)pH=2目的是

 

．
（5）如圖2裝置適合尾氣吸收的是

 

（填序號(hào)）．
Ⅲ．晶體純度測(cè)定
（6）燒瓶中的溶液經(jīng)處理得硫酸亞鐵晶體．準(zhǔn)確稱取晶體0.5000g置于錐形瓶中，加入10mL 3mol?L^-1硫酸溶液和15mL新煮沸過(guò)的蒸餾水進(jìn)行溶解，立即用0.02000mol?L^-1高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，消耗標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的平均值為16.90mL．（已知：5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O）
①高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)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

考點(diǎn)：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：I．（1）加熱條件下，濃硫酸與Fe反應(yīng)生成二氧化硫、硫酸鐵和水；
（2）亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化；
II．（3）水浴加熱受熱均勻，便于控制加熱溫度；
（4）亞鐵離子水解顯酸性，增大氫離子濃度水解平衡逆移；
（5）吸收尾氣要防倒吸；
III．（6）①高錳酸鉀具強(qiáng)氧化性，能腐蝕堿式滴定管中的橡膠管；
②根據(jù)消耗的高錳酸鉀的體積求出其物質(zhì)的量，再根據(jù)反應(yīng)方程式求出硫酸亞鐵的物質(zhì)的量，然后求出質(zhì)量和質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：I．（1），加熱一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)燒瓶中溶液變黃并產(chǎn)生能使品紅溶液褪色的氣體，是因?yàn)榧訜釛l件下，濃硫酸與Fe反應(yīng)生成二氧化硫、硫酸鐵和水，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
故答案為：2Fe+6H₂SO₄（濃）

△   .

Fe₂（SO₄）₃+3SO₂↑+6H₂O；
（2）亞鐵離子易被空氣中的氧氣氧化，生成三價(jià)鐵離子，加過(guò)量的鐵粉，鐵粉能把三價(jià)鐵離子還原為亞鐵離子，所以過(guò)量的鐵粉防止Fe²⁺被氧化；
故答案為：防止Fe²⁺被氧化；
II．（3）用水浴加熱時(shí)便于控制加熱溫度，燒瓶與水接觸的地方均能被加熱，而且加熱溫度相同，所以水浴加熱可以使燒瓶受熱均勻；
故答案為：均勻受熱；
（4）亞鐵離子水解顯酸性，增大氫離子濃度水解平衡逆移，抑制亞鐵離子水解，所以調(diào)節(jié)pH=2目的是抑制Fe²⁺的水解；
故答案為：抑制Fe²⁺的水解；
（5）二氧化硫易溶于水，吸收尾氣要防倒吸，所以要選擇BC；
故答案為：BC；
III．（6）①高錳酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能腐蝕堿式滴定管中的橡膠管，所以要用酸式滴定管量��；
故答案為：酸式；
②5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺═5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
  5mol           1mol
  n（Fe²⁺）   0.02000mol?L^-1×0.0169L
則n（Fe²⁺）=5mol×0.02000mol?L^-1×0.0169L=0.00169mol，
硫酸亞鐵晶體的純度為：

0.00169mol×278g/mol

0.5g

×100%=93.96%；
故答案為：93.96%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)制備方案設(shè)計(jì)，涉及物質(zhì)之間的反應(yīng)、鹽的水解尾氣處理、物質(zhì)的量的計(jì)算和質(zhì)量分?jǐn)?shù)的求算等，題目難度中等，側(cè)重于基礎(chǔ)知識(shí)的綜合應(yīng)用的考查，注意對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的積累．