Question

某化學(xué)課外活動(dòng)小組在實(shí)驗(yàn)室用廢鐵屑或廢鐵絲與稀硫酸在加熱條件下制取FeSO₄·xH₂O晶體，并測(cè)定該晶體中結(jié)晶水含量。?

請(qǐng)回答下列問(wèn)題：?

(1)鐵屑表面少量的鐵銹(主要成分為Fe₂O₃·aH₂O)對(duì)制取硫酸亞鐵有無(wú)影響      (填“有”或“無(wú)”)。其原因是：      。如有影響將如何操作？　　　　(若無(wú)影響，此問(wèn)可以不答)。

(2)FeSO₄在不同溫度下的溶解度如下表所示：

溫度/℃	0	10	20	30	40	50	60	70	80
溶解度/g	18.5	20.8	26.3	32.8	40.1	48.4	52.4	50.9	43.7

由于廢鐵屑含有C、Si等雜質(zhì)，為了使FeSO₄溶液的濃度增大，便于反應(yīng)后分離溶液和殘?jiān)�，該小組實(shí)驗(yàn)時(shí)采取了水浴加熱和趁熱過(guò)濾的方法。這樣做的主要目的是為了防止　　　　。你認(rèn)為實(shí)驗(yàn)時(shí)的水浴溫度最好控制在　　　　℃?左右。??

(3)測(cè)定晶體中結(jié)晶水含量所用的實(shí)驗(yàn)儀器除托盤天平(或物理天平)、研缽、坩堝、坩堝鉗、三腳架、泥三角、酒精燈、藥匙外，還有　　　　；判斷晶體中結(jié)晶水完全失去的實(shí)驗(yàn)操作是　　　　。?

(4)計(jì)算硫酸亞鐵晶體化學(xué)式中x的實(shí)驗(yàn)值表達(dá)式為x=　　　　?。(已知：硫酸亞鐵晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量為m g、硫酸亞鐵晶體的質(zhì)量為w g)?

(5)由于鐵屑或鐵絲與硫酸反應(yīng)速率慢，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有的同學(xué)提出采用電解的方法，可以加快制取FeSO₄溶液的反應(yīng)速率，該方法的電解質(zhì)溶液是　　　　，陽(yáng)極的電極反應(yīng)方程式為：　                     。?

請(qǐng)你再寫出一種(不包括改變溫度和硫酸的濃度)以鐵單質(zhì)為反應(yīng)物，能加快制取FeSO₄溶液反應(yīng)速率的方法：　　　　。?

Answer 1

(1)無(wú)Fe₂O₃·xH₂O與H₂SO₄反應(yīng)生成Fe³⁺，過(guò)量的鐵屑可以將Fe^3+?還原成Fe²⁺，只要保證鐵屑過(guò)量，就可以排除鐵銹的影響　???

(2)析出硫酸亞鐵晶體與殘?jiān)�一起被過(guò)濾掉(或硫酸亞鐵晶體析出)60

(3)玻璃棒、干燥器連續(xù)兩次加熱、冷卻、稱量的質(zhì)量差不超過(guò)0.1 g　

(4)x = ?

(5)稀硫酸　陽(yáng)極：Fe - 2e^- ＝ Fe^2+??

增大反應(yīng)物接觸面積：用鐵粉與稀硫酸反應(yīng)；利用原電池原理：用鐵與銅(或CuSO₄溶液，C粉等)和稀硫酸反應(yīng)?

增加陽(yáng)離子的氧化性：用過(guò)量的鐵粉與CuSO₄溶液或Fe₂(SO₄)₃溶液等反應(yīng)(3分，其他合理答案參照給分)?

解析：(1)無(wú)影響，因鐵銹Fe₂O₃·aH₂O + 6H ⁺＝ 2Fe³⁺+(a+3)H₂O,2Fe³⁺+ Fe＝3Fe^2+?,只要Fe量大即無(wú)影響。?

(2)FeSO₄的溶解度在60 ℃較大，故可在60 ℃過(guò)濾，防止低溫下析出的FeSO₄和C、Si等雜質(zhì)一并過(guò)濾掉。?

(3)將FeSO₄·xH₂O 在坩堝中加熱后應(yīng)在干燥器中冷卻以防止再結(jié)合水，故缺玻璃棒(攪拌用)和干燥器。是否完全失水的判斷方法是連續(xù)兩次加熱、冷卻、稱量，其質(zhì)量差不超過(guò)0.1 g。?

(4)FeSO₄·xH₂O＝ FeSO₄ + xH₂O?

　   152+18x                         18x?

　        w                                 m?

x =??

(5)要使Fe轉(zhuǎn)化為Fe^2+?，故Fe必作陽(yáng)極，電解溶液為H₂SO₄。?

(6)可利用Fe作原電池負(fù)極的方法加快反應(yīng)。?

如加入CuSO₄溶液、或加入單質(zhì)銅、或加入碳粉等。