【題目】實驗室以工業(yè)廢鐵為原料制取綠礬(FeSO4·7H2O),并用綠礬為原料制備Fe(OH)SO4溶液和NH4Fe(SO4)2·12H2O晶體,其實驗流程如下:

已知:FeSO4·7H2ONH4Fe(SO4)2·12H2O隨溫度變化的溶解度曲線如下圖。

(1)廢鐵溶解前需要用熱的飽和Na2CO3溶液浸泡,目的是________。

(2)溶解時控制溶液溫度為7080 ℃,目的是__________________,溶解時鐵需過量的原因是________________。

(3)氧化時將綠礬分批次加入到濃硝酸中,攪拌,反應1 h,有紅棕色氣體生成,同時得到Fe(OH)SO4,發(fā)生的化學方程式為________________。氧化結(jié)束后不能采用加熱煮沸的方法除去溶液中剩余的硝酸,理由是________________(任寫一條)

(4)設(shè)計以綠礬和硫酸銨為原料,制取純凈NH4Fe(SO4)2·12H2O的實驗方案:________________(已知pH1時出現(xiàn)Fe(OH)3沉淀。實驗中可以選用的試劑:1.0 mol·L1稀硫酸、2.0 mol·L1稀鹽酸、5%H2O2溶液)。

【答案】除去鐵表面的油污 增大硫酸亞鐵溶解度 防止生成Fe3 FeSO4HNO3()=Fe(OH)SO4NO2 Fe3水解生成Fe(OH)3HNO3分解生成NO2,污染環(huán)境 取一定量綠礬加水溶解,滴加1.0 mol·L1的硫酸,使pH<1,加入足量的5% H2O2溶液,再加入物質(zhì)的量為綠礬一半的硫酸銨晶體,攪拌充分反應,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過濾,用冷水洗滌、干燥

【解析】

1)飽和Na2CO3溶液顯弱堿性,可除去油污;

2)根據(jù)溫度與溶解度曲線可知溫度為7080 ℃時,FeSO4的溶解度最大;鐵能還原Fe3+;

3FeSO4與濃硝酸反應,生成Fe(OH)SO4NO2,據(jù)此書寫方程式;Fe3易水解,加熱后會生成Fe2O3,且硝酸受熱分解會生成NO2,會污染環(huán)境;

4)酸性條件下,向綠礬水溶液中加入H2O2,再加入物質(zhì)的量為綠礬一半的硫酸銨晶體,充分反應后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過濾,洗滌、干燥后可得純凈NH4Fe(SO4)2·12H2O。

1)飽和Na2CO3溶液顯弱堿性,廢鐵表面有油污,用熱的飽和Na2CO3溶液浸泡可除去表面的油污;

2)根據(jù)溫度與溶解度曲線可知溫度為7080 ℃時,FeSO4的溶解度最大,因此溶解時控制溶液溫度為7080 ℃,可以增大硫酸亞鐵溶解度;鐵能將Fe3+還原為Fe2+,因此溶解時鐵過量,可防止生成Fe3;

3FeSO4與濃硝酸反應,生成Fe(OH)SO4NO2,反應方程式為:FeSO4HNO3()=Fe(OH)SO4NO2Fe3易水解,加熱后會生成Fe2O3,且硝酸受熱分解會生成NO2,會污染環(huán)境,因此氧化結(jié)束后不能采用加熱煮沸的方法除去溶液中剩余的硝酸;

4)酸性條件下,向綠礬水溶液中加入H2O2,再加入物質(zhì)的量為綠礬一半的硫酸銨晶體,充分反應后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過濾,洗滌、干燥后可得純凈NH4Fe(SO4)2·12H2O,具體的方案為:取一定量綠礬加水溶解,滴加1.0 mol·L1的硫酸,使pH<1,加入足量的5% H2O2溶液,再加入物質(zhì)的量為綠礬一半的硫酸銨晶體,攪拌充分反應,蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶,過濾,用冷水洗滌、干燥。

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