Question

硫酸亞鐵（FeSO₄·7H₂O）是一種重要的食品和飼料添加劑。實(shí)驗(yàn)室通過(guò)如下實(shí)驗(yàn)由廢鐵屑制備FeSO₄·7H₂O晶體：

①將5%Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢鐵屑的燒杯中，加熱數(shù)分鐘，用傾析法除去Na₂CO₃溶液，然后將廢鐵屑用水洗滌2—3遍；

②向洗滌過(guò)的廢鐵屑中加入過(guò)量的稀硫酸，控制溫度在50—80 ℃之間至鐵屑耗盡；

③趁熱過(guò)濾，將濾液轉(zhuǎn)入到密閉容器中，靜置、冷卻結(jié)晶；

④待結(jié)晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2—3次，再用濾紙將晶體吸干；

⑤將制得的FeSO₄·7H₂O晶體放在一個(gè)小廣口瓶中，密閉保存。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：

（1）實(shí)驗(yàn)步驟①的目的是_____________________________________________，加熱的作用是_____________________________________________________________。

（2）實(shí)驗(yàn)步驟②明顯不合理，理由是__________________________________________。

（3）實(shí)驗(yàn)步驟④中用少量冰水洗滌晶體，其目的是________________________________________________________________。

（4）經(jīng)查閱資料后發(fā)現(xiàn)，硫酸亞鐵在不同溫度下結(jié)晶可分別得到FeSO₄·7H₂O、FeSO₄·4H₂O和FeSO₄·H₂O。硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度和該溫度下析出晶體的組成如下表所示（僅在56.7 ℃、64 ℃溫度下可同時(shí)析出兩種晶體）。

酸硫亞鐵的溶解度和析出晶體的組成

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

請(qǐng)根據(jù)表中數(shù)據(jù)作出硫酸亞鐵的溶解度曲線。

（5）若需從硫酸亞鐵溶液中結(jié)晶出FeSO₄·4H₂O，應(yīng)控制的結(jié)晶溫度（t）的范圍為_(kāi)________________________。

Answer 1

（1）除油污  升高溫度，溶液堿性增強(qiáng)，去油污能力增強(qiáng)

（2）應(yīng)該鐵屑過(guò)量（或反應(yīng)后溶液中必須有鐵剩余），否則溶液中可能有Fe³⁺存在

（3）洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)，用冰水洗滌可降低洗滌過(guò)程中FeSO₄·7H₂O的損耗

（4）如下圖

（5）56.7 ℃＜t＜64 ℃

解析：本題主要考查物質(zhì)制備中應(yīng)注意的問(wèn)題及有關(guān)溶解度的計(jì)算。（1）廢鐵屑常沾有油污，可利用水解呈堿性的Na₂CO₃溶液除去，溫度升高，溶液堿性增強(qiáng)，去污效果好，故一般需要加熱。（2）廢鐵屑的表面一般帶有鐵銹（Fe₂O₃），若鐵屑不足（反應(yīng)后的溶液中鐵沒(méi)有剩余），則所得溶液中會(huì)含有Fe³⁺，而使制得的FeSO₄·7H₂O不純，故②不合理。（3）在晶體從溶液中析出的過(guò)程中一般要吸附雜質(zhì)離子，故需用水洗滌，而FeSO₄的溶解度隨溫度的升高而增大，故用冷水洗滌可減少FeSO₄晶體的損失。（4）根據(jù)表中數(shù)據(jù)不難畫(huà)出所求圖線。（5）分析表中數(shù)據(jù)可知，析出FeSO₄·4H₂O的溫度范圍為高于56.7 ℃而低于64 ℃。