Question

工業(yè)綠礬（主要成分FeSO₄?7H₂O），其中所含固體雜質(zhì)不含鐵元素、不溶于水、加熱也不分解．用鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%以上的工業(yè)綠礬可生產(chǎn)復(fù)印用高檔Fe₃O₄粉．
（一）原料工業(yè)綠礬中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)測定
稱取30g硫酸亞鐵晶體樣品按圖1高溫加熱，使其完全分解，相關(guān)數(shù)據(jù)如圖2，對所得產(chǎn)物進(jìn)行探究，并測定樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
【查閱資料1】綠礬晶體在T₁時開始分解，T₂時完全失去水，T₃時FeSO₄開始分解．
（1）實驗前，應(yīng)先

 

．
（2）裝置B中硫酸銅粉末變藍(lán)，說明產(chǎn)物中有

 

，裝置C中高錳酸鉀溶液褪色，說明產(chǎn)物中還有

 

．
（3）裝置A中固體變成紅棕色，放入稀鹽酸，得黃色溶液，則該紅棕色固體是

 

．
（4）裝置D球形干燥管的作用

 

．
（5）從理論上分析，硫酸亞鐵晶體分解還生成SO₃．根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析：①圖2中T₃至T₄過程的反應(yīng)化學(xué)方程式

 

；②樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

 

．
（6）實驗中要持續(xù)通入氮?dú)猓�否則測出的鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會

 

（填“偏大”、“偏小”或“不變”）．
（二）生產(chǎn)復(fù)印用高檔Fe₃O₄粉
【生產(chǎn)流程】

【查閱資料2】
①硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度如表所示：

溫度/℃	0	10	30	50	60	70	80	90
溶解度/g	14.0	17.0	25.0	33.0	35.3	33.0	30.5	27.0

②Fe（OH）₂易氧化：4Fe（OH）₂+2H₂O+O₂=4Fe（OH）₃
③獲得Fe₃O₄的反應(yīng)原理為：Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃

△   .

Fe₃O₄+4H₂O
（1）溶解時，用50℃至80℃的熱水目的是

 

．
（2）寫出加入適量NaOH溶液時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
（3）副產(chǎn)品P的化學(xué)式是

 

．
（4）沉淀M需洗凈，檢驗是否洗凈的方法是

 

．
（5）若流程中產(chǎn)生的Fe（OH）₂和Fe（OH）₃的質(zhì)量比為50：107，則所得產(chǎn)品是

 

的Fe₃O₄（填“純凈”或“不純凈”）．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗與除雜方法,鹽的化學(xué)性質(zhì),書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：科學(xué)探究

分析：【查閱資料1】
（1）凡是有氣體參加或產(chǎn)生的實驗，實驗前一定要檢查裝置的氣密性，以防裝置漏氣影響實驗結(jié)果；
（2）白色硫酸銅粉末遇水變藍(lán)色；二氧化硫具有還原性，能使高錳酸鉀溶液褪色；
（3）氧化鐵是紅棕色固體，能和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水，氯化鐵溶液是黃色的；
（4）球形干燥管能夠防止液體倒吸；
（5）硫酸亞鐵在高溫條件下分解能生成氧化鐵、二氧化硫和三氧化硫；
根據(jù)反應(yīng)前后的質(zhì)量差可以計算氧化鐵的質(zhì)量，根據(jù)氧化鐵的質(zhì)量可以計算鐵元素的質(zhì)量，進(jìn)一步可以計算樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（6）實驗中持續(xù)通入氮?dú)獾哪康氖菫榱伺懦龇磻?yīng)生成的水蒸氣；
【查閱資料2】
（1）根據(jù)硫酸亞鐵的溶解度與溫度的關(guān)系，可以判斷在什么溫度范圍內(nèi)硫酸亞鐵的溶解能力較強(qiáng)；
（2）硫酸亞鐵和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵沉淀和硫酸鈉；
（3）副產(chǎn)品P是硫酸鈉；
（4）取洗滌液適量于試管中，滴加氯化鋇溶液，如果產(chǎn)生白色沉淀，說明洗滌不干凈；如果不產(chǎn)生白色沉淀，說明洗滌干凈；
（5）根據(jù)Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃

△   .

Fe₃O₄+4H₂O中的氫氧化亞鐵和氫氧化鐵反應(yīng)的質(zhì)量比，可以判斷Fe（OH）₂和Fe（OH）₃按照一定的質(zhì)量比反應(yīng)時，得到的四氧化三鐵是否純凈．

解答：解：【查閱資料1】
（1）實驗前，應(yīng)先檢查裝置的氣密性．
故填：檢查裝置的氣密性．
（2）裝置B中硫酸銅粉末變藍(lán)，說明產(chǎn)物中有水，裝置C中高錳酸鉀溶液褪色，說明產(chǎn)物中還有二氧化硫．
故填：水；二氧化硫．
（3）裝置A中固體變成紅棕色，放入稀鹽酸，得黃色溶液，則該紅棕色固體是氧化鐵．
故填：氧化鐵．
（4）裝置D球形干燥管的作用防止蒸餾水倒吸．
故填：防止蒸餾水倒吸．
（5）①圖2中T₃至T₄過程的反應(yīng)化學(xué)方程式為：2FeSO₄

高溫  .

Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．
故填：2FeSO₄

高溫  .

Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．
②解：設(shè)反應(yīng)生成的氧化鐵的質(zhì)量為x，
2FeSO₄?7H₂O

高溫  .

14H₂O+SO₂↑+SO₃↑+Fe₂O₃ △m（包括水、二氧化硫、三氧化硫）
   556                            160     396 
                                   x    30.0g-10.2g

160

x

=

396

30.0g-10.2g

，
x=8g，
鐵元素的質(zhì)量為：8g×

112

160

×100%=5.6g，
樣品中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

5.6g

30.0g

×100%=18.7%；
故填：18.7%．
（6）如果不通入氮?dú)�，分解產(chǎn)生的水蒸汽在A管中冷凝，A管質(zhì)量差變小，通過上述計算過程可以知道鐵元素計算的質(zhì)量變小，鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會偏小．
故填：偏�。�
【查閱資料2】
（1）溶解時，用50℃至80℃的熱水目的是在50℃～80℃時，硫酸亞鐵的溶解度較大，有利于溶解的更多，提高產(chǎn)率．
故填：在50℃～80℃時，硫酸亞鐵的溶解度較大，有利于溶解的更多，提高產(chǎn)率．
（2）氫氧化鈉和硫酸亞鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaOH+FeSO₄═Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄．
故填：2NaOH+FeSO₄═Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄．
（3）副產(chǎn)品P是硫酸鈉，硫酸鈉的化學(xué)式是Na₂SO₄．
故填：Na₂SO₄．
（4）沉淀M需洗凈，檢驗是否洗凈的方法是取最后洗滌液，滴加BaCl₂溶液，如果產(chǎn)生白色沉淀，說明洗滌不干凈；如果不產(chǎn)生白色沉淀，說明洗滌干凈．
故填：取最后洗滌液，滴加BaCl₂溶液．
（5）Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃

△   .

Fe₃O₄+4H₂O中，F(xiàn)e（OH）₂和Fe（OH）₃的質(zhì)量比為90：107，若流程中產(chǎn)生的Fe（OH）₂和Fe（OH）₃的質(zhì)量比為50：107，因為90：107不等于50：107，則所得產(chǎn)品是不純凈的四氧化三鐵．
故填：不純凈．

點評：合理設(shè)計實驗，科學(xué)地進(jìn)行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結(jié)論的前提，因此要學(xué)會設(shè)計實驗、進(jìn)行實驗、分析實驗，為學(xué)好化學(xué)知識奠定基礎(chǔ)．