Question

13．某�；瘜W(xué)課外小組用硫酸鐵廢液（含少量硫酸銅和稀硫酸），制備硫酸亞鐵晶體并進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．制備硫酸亞鐵晶體主要的操作流程如圖1．請(qǐng)根據(jù)題目要求回答下列問(wèn)題．
（1）A的化學(xué)式為Fe，上述操作過(guò)程中用到的玻璃儀器有：①燒杯；②普通漏斗；③酒精燈；④溫度計(jì)；⑤漏斗．
（2）趁熱過(guò)濾的目的是防止硫酸亞鐵晶體析出．
（3）結(jié)晶操作過(guò)程中應(yīng)控制使濾液呈酸性的原因是抑制Fe²⁺離子水解．
（4）已知硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]比硫酸亞鐵穩(wěn)定，硫酸亞鐵銨可用硫酸銨和硫酸亞鐵反應(yīng)制得．實(shí)驗(yàn)室利用硫酸亞鐵銨溶液和草酸溶液反應(yīng)生成草酸亞鐵沉淀來(lái)制備草酸亞鐵．寫(xiě)出硫酸亞鐵銨溶液與草酸溶液反應(yīng)的離子方程式Fe²⁺+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+2H⁺．
（5）草酸亞鐵晶體受熱易分解．某課外小組取18.0g草酸亞鐵晶體，設(shè)計(jì)如圖的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)檢驗(yàn)其分解產(chǎn)物，確定化學(xué)式．
①該裝置中最不合理的部分A（填字母），原因是反應(yīng)生成的水易沿試管壁流下使試管炸裂．
②改用正確裝置實(shí)驗(yàn)開(kāi)始，B處變藍(lán)，說(shuō)明草酸亞鐵晶體中有結(jié)晶水；C處有白色沉淀，E處部分黑色粉末變?yōu)榧t色，說(shuō)明草酸亞鐵分解產(chǎn)生CO、CO₂（填化學(xué)式）；當(dāng)加熱至質(zhì)量不再變化時(shí)，A中殘留黑色固體7.2克，則草酸亞鐵晶體的化學(xué)式為FeC₂O₄•2H₂O．

Answer 1

分析 （1）加入過(guò)量的鐵粉，與Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺離子反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；過(guò)濾使用的主要玻璃儀器是普通漏斗；
（2）趁熱過(guò)濾的目的是：要避免某些成分在過(guò)濾過(guò)程中因遇冷而結(jié)晶或沉淀；
（3）應(yīng)從鹽類(lèi)水解的角度考慮，防止硫酸亞鐵水解造成損耗；
（4）由題意可知（NH₄）₂Fe（SO₄）₂與草酸反應(yīng)的方程式：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄；
（5）草酸亞鐵晶體加熱時(shí)有可能有水產(chǎn)生，故A裝置最不合理，因?yàn)榇笤嚬芄芸诼韵蛏蟽A斜，產(chǎn)生的水會(huì)回流使試管炸裂，根據(jù)B、C、E判斷產(chǎn)物有H₂O（或結(jié)晶水）、CO₂、CO，其中CO的存在使高價(jià)鐵不可能存在，考慮殘留黑色固體，應(yīng)為FeO，設(shè)草酸亞鐵晶體的化學(xué)式為FeC₂O₄•xH₂O，根據(jù)FeC₂O₄•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO+CO₂+xH₂O，結(jié)合晶體和氧化亞鐵的質(zhì)量可計(jì)算出x的值，確定化學(xué)式．

解答 解：（1）加入過(guò)量的鐵粉，與Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺離子反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；過(guò)濾使用的主要玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、普通漏斗，
故答案為：Fe；漏斗；
（2）趁熱過(guò)濾的目的是：要避免某些成分在過(guò)濾過(guò)程中因遇冷而結(jié)晶或沉淀，
故答案為：防止硫酸亞鐵晶體析出；
（3）亞鐵離子可以水解，結(jié)晶操作過(guò)程中控制濾液的酸性，可以抑制硫酸亞鐵水解造成損耗，
故法案為：抑制Fe²⁺離子水解；
（4）由題意可知（NH₄）₂Fe（SO₄）₂與草酸反應(yīng)的方程式：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄，故反應(yīng)離子方程式為：Fe²⁺+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+2H⁺，
故答案為：Fe²⁺+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+2H⁺；
（5）①加熱固體時(shí)可能有水產(chǎn)生，故A裝置最不合理，因?yàn)榇笤嚬芄芸诼韵蛏蟽A斜，產(chǎn)生的水會(huì)回流使試管炸裂，
故答案為：A；反應(yīng)生成的水易沿試管壁流下使試管炸裂；
②改用正確裝置，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，B處變藍(lán)色，說(shuō)明草酸亞鐵晶體中有結(jié)晶水；C處有白色沉淀，E處部分黑色粉末變?yōu)榧t色，說(shuō)明草酸亞鐵分解產(chǎn)生：CO、CO₂；CO的存在使高價(jià)鐵不可能存在，考慮殘留黑色固體，應(yīng)為FeO，
設(shè)草酸亞鐵晶體的化學(xué)式為FeC₂O₄•xH₂O，
根據(jù)FeC₂O₄•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO+CO₂+xH₂O
     144+18x      72
      18          7.2
$\frac{144+18x}{18}$=$\frac{72}{7.2}$   x=2，
所以草酸亞鐵晶體的化學(xué)式為FeC₂O₄•2H₂O，
故答案為：結(jié)晶水；CO、CO₂；FeC₂O₄•2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題以硫酸亞鐵晶體的制備為載體，主要考查了除雜提純的基本操作、對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟原理和目的分析評(píng)價(jià)、對(duì)裝置的分析評(píng)價(jià)等，明確原理是解題關(guān)鍵，弄清所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及鐵元素存在形態(tài)的變化．