Question

【題目】硫酸亞鐵晶體(FeSO47H2O)在醫(yī)藥上作補血劑。工業(yè)上由廢鐵生產(chǎn)FeSO47H2O的一種流程如圖：

(1)步驟Ⅰ的操作前往往需要熱堿溶液沖洗，其目的是_____。

(2)步驟Ⅰ加入稀硫酸的量不能過量的原因是_____。步驟Ⅱ加入稀硫酸的目的是_____。

(3)步驟Ⅲ從硫酸亞鐵溶液中獲得堿酸亞鐵晶體(FeSO47H2O) 的實驗操作為_____、_____、_____。烘干操作需在低溫條件下進(jìn)行，原因是_____。

(4)取27.8g FeSO47H2O加熱至不同溫度，剩余固體的質(zhì)量變化如上圖所示。分析數(shù)據(jù)，90℃殘留物的化學(xué)式是_____。440℃～470℃時固體物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____，做出這一判斷的依據(jù)是_____。

Answer 1

【答案】除去廢鐵表面的油污 確保生成物全部都是硫酸亞鐵 防止亞鐵離子水解 蒸發(fā)濃縮 冷卻結(jié)晶 過濾洗滌 低溫條件下蒸發(fā)濃縮，降低烘干的溫度，防止FeSO47H2O分解失去部分結(jié)晶水 FeSO4H2O 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 剩余固體是8g，為Fe2O3，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律推斷鐵元素化合價升高，必有元素化合價降低，則有生成SO2，由質(zhì)量守恒定律得出化學(xué)反應(yīng)

【解析】

廢鐵含有碳以及其它金屬雜質(zhì)，加入熱堿溶液沖洗，可除去表面的油污，加入稀硫酸，使鐵全部轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵，并過濾，在濾液中加入稀硫酸可防止亞鐵離子水解，經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌得到FeSO47H2O，27.8g FeSO47H2O的物質(zhì)的量為0.1mol，其中m(FeSO4)＝15.2g，m(H2O)＝12.6g，分解可生成Fe2O3，質(zhì)量為0.05mol×160g/mol＝8.0g，則由圖象可知，A為FeSO4的部分結(jié)晶水合物，B為FeSO4，C為Fe2O3，以此解答該題。

(1)步驟Ⅰ的操作前往往需要熱堿溶液沖洗，其目的是除去廢鐵表面的油污，因油脂在堿性條件下水解，燒堿溶液有去油膩的能力，故答案為：除去廢鐵表面的油污；

(2)步驟Ⅰ加入稀硫酸的量不能過量的原因是確保生成物全部都是硫酸亞鐵，避免硫酸過量其它金屬雜質(zhì)與硫酸反應(yīng)，步驟Ⅱ加入稀硫酸的目的是防止亞鐵離子水解，故答案為：確保生成物全部都是硫酸亞鐵；防止亞鐵離子水解；

(3)步驟Ⅲ從硫酸亞鐵溶液中獲得堿酸亞鐵晶體(FeSO47H2O)的實驗操作為蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌，烘干操作需在低溫條件下進(jìn)行，原因是低溫條件下蒸發(fā)濃縮，降低烘干的溫度，防止FeSO47H2O分解失去部分結(jié)晶水，故答案為：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾洗滌；低溫條件下蒸發(fā)濃縮，降低烘干的溫度，防止FeSO47H2O分解失去部分結(jié)晶水；

(4)由以上分析可知90℃殘留物質(zhì)量為17.0g，其中m(FeSO4)＝15.2g，n(FeSO4)＝0.1mol，m(H2O)＝1.8g則n(H2O)0.1mol，則化學(xué)式為FeSO4H2O，0.1molFeSO4可生成0.05molFe2O3，質(zhì)量為0.05mol×160g/mol＝8.0g，440℃～470℃時固體物質(zhì)為Fe2O3，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑，做出這一判斷的依據(jù)是剩余固體是8g，為Fe2O3，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律推斷鐵元素化合價升高，必有元素化合價降低，則有生成SO2，由質(zhì)量守恒定律得出化學(xué)反應(yīng)，故答案為：FeSO4H2O；2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑；剩余固體是8g，為Fe2O3，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律推斷鐵元素化合價升高，必有元素化合價降低，則有生成SO2，由質(zhì)量守恒定律得出化學(xué)反應(yīng)。