Question

【題目】某興趣小組以廢鐵屑制得硫酸亞鐵銨后，按下列流程制備二水合草酸亞鐵(FeC2O4·2H2O)，進一步制備高純度還原鐵粉。

已知：FeC2O4·2H2O難溶于水，150℃開始失結(jié)晶水；H2C2O4易溶于水，溶解度隨溫度升高而增大。

請回答：

（1）下列操作或描述正確的是________。

A．步驟②，H2C2O4稍過量主要是為了抑制Fe2+水解

B．步驟③，采用熱水洗滌可提高除雜效果

C．步驟③，母液中的溶質(zhì)主要是(NH4)2SO4和H2C2O4

D．步驟③，如果在常壓下快速干燥，溫度可選擇略高于100℃

（2）如圖裝置，經(jīng)過一系列操作完成步驟③中的抽濾和洗滌。請選擇合適的編號，按正確的操作順序補充完整(洗滌操作只需考慮一次)：

開抽氣泵→a→b→d→________→c→關(guān)抽氣泵。

a．轉(zhuǎn)移固液混合物；b．關(guān)活塞A；c．開活塞A；d．確認(rèn)抽干；e．加洗滌劑洗滌

抽濾和普通過濾相比，優(yōu)點是___________________________________________。

（3） 稱取一定量的FeC2O4·2H2O試樣，用硫酸溶解，

采用KMnO4滴定法測定，折算結(jié)果如下：

n(Fe2+)/mol	n()/mol	試樣中FeC2O4·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
9.80×10ˉ4	9.80×10ˉ4	0.980

由表中數(shù)據(jù)推測試樣中最主要的雜質(zhì)是____________________。

（4）實現(xiàn)步驟④必須用到的兩種儀器是____________________

(供選儀器：a．燒杯；b．坩堝；c．蒸餾燒瓶；d．高溫爐；e．表面皿；f．錐形瓶)；

該步驟的化學(xué)方程式是______________________________________。

（5）為實現(xiàn)步驟⑤，不宜用碳粉還原Fe2O3，理由是________________________________。

Answer 1

【答案】BD c→e→b→d 加快過濾速度（其他合理答案也可） (NH4)2SO4 bd 4FeC2O4·2H2O＋3O22Fe2O3＋8CO2＋8H2O 產(chǎn)品中含碳雜質(zhì)

【解析】

硫酸亞鐵銨晶體溶解于水，為防止Fe2+的水解，需要加入過量的草酸，生成的草酸亞鐵晶體（FeC2O4·2H2O）難溶于水，可通過抽濾、洗滌并干燥獲得，將所得晶體在空氣中灼燒，得純氧化鐵（Fe2O3），再用CO還原氧化鐵得到還原鐵粉；
（1）A．溶解草酸亞鐵晶體是需要防止Fe2+水解；
B．H2C2O4易溶于水，溶解度隨溫度升高而增大，可用熱水洗滌草酸亞鐵晶體表面的草酸；
C．步驟③，硫酸亞鐵銨晶體溶于過量的草酸后，除生成草酸亞鐵晶體，還生成可溶于水的硫酸銨；
D．FeC2O4·2H2O在150℃開始失結(jié)晶水，除去晶體表面的水份，不宜超過150℃；
（2）步驟③中抽濾操作時，可根據(jù)抽濾的基本原理選擇操作過程；
（3）可結(jié)合電荷守恒分析，溶液中c（Fe2+）與c（C2O4 2-）之間滿足電荷守恒，可知雜質(zhì)中不存在Fe2+或C2O4 2-；
（4）固體灼燒需要在坩堝內(nèi)進行，據(jù)此選擇需要的儀器；草酸亞鐵和O 2灼燒時生成氧化鐵和CO 2，根據(jù)電子守恒和原子守恒寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（5）碳粉為固體，多余的碳粉會影響鐵粉的純度。

硫酸亞鐵銨晶體溶解于水，為防止 Fe2+ 的水解，需要加入過量的草酸，生成的草酸亞鐵晶體 (FeC2O4·2H2O) 難溶于水，可通過抽濾、洗滌并干燥獲得，將所得晶體在空氣中灼燒，得純氧化鐵 (Fe2O3) ，再用 CO 還原氧化鐵得到還原鐵粉；

(1)A.Fe2+ 易水解，步驟②，H2C2O4稍過量除抑制 Fe2+ 水解外，最主要的作用是將溶液里的 Fe2+ 完全轉(zhuǎn)化為草酸亞鐵晶體，提高原料利用率，故 A 錯誤；

B. 步驟③，采用熱水洗滌可提高草酸的溶解度，提升除雜效果，故 B 正確；

C. 步驟③，經(jīng)抽濾后，所得濾液中除 (NH4)2SO4 和 H2C2O4外，仍是草酸亞鐵的飽和溶液，故 C 錯誤；

D. 為使FeC2O4·2H2O快速干燥，可使溫度高于100 ℃，但須低于150 ℃，故D正確；

故答案為：BD ；

(2)步驟③中抽濾操作的正確操作順序為開抽氣泵 → 轉(zhuǎn)移固液混合物 → 關(guān)活塞 A→ 確認(rèn)抽干 →開活塞A→加洗滌劑洗滌→關(guān)活塞 A→ 確認(rèn)抽干 → 開活塞 A→ 關(guān)抽氣泵，

正確的順序為：c→e→b→d；抽濾和普通過濾相比，優(yōu)點是加快過濾速度；

故答案為：c→e→b→d；加快過濾速度；

(3)由圖表數(shù)據(jù)可知，溶液中已知Fe2+或C2O42-的濃度滿足電荷守恒，說明雜質(zhì)中不存在Fe2+或C2O4 2-，那雜質(zhì)只能是反應(yīng)的另一種生成物 (NH4)2SO4，

故答案為：(NH4)2SO4；

(4)固體灼燒需要在坩堝內(nèi)進行，則所需要的儀器有坩堝及加熱所需的高溫爐；

草酸亞鐵和 O2 灼燒時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 4FeC2O4·2H2O＋3O22Fe2O3＋8CO2＋8H2O，

故答案為：bd；4FeC2O4·2H2O＋3O22Fe2O3＋8CO2＋8H2O；

(5)步驟⑤選用碳粉還原 Fe2O3，多余的碳粉會影響鐵粉的純度，

故答案為：用炭粉還原會進雜質(zhì)。