Question

14．某化學課外活動小組用硫酸鐵廢液（含少量硫酸銅和稀硫酸），制備硫酸亞鐵晶體，進行如下實驗．制備硫酸亞鐵晶體主要的操作流程如下：

請根據(jù)題目要求回答下列問題：
（1）A的化學式為Fe．上述操作過程中用到的玻璃儀器有：
①燒杯；②玻璃棒；③酒精燈；④溫度計；⑤漏斗．
（2）趁熱過濾的目的是防止硫酸亞鐵晶體析出．
（3）結晶操作過程中應控制濾液酸性的原因是抑制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，常用在分析化學中．硫酸亞鐵銨可用硫酸亞鐵和硫酸銨反應制得．實驗室利用硫酸亞鐵銨溶液和草酸溶液反應生成草酸亞鐵沉淀來制備草酸亞鐵．寫出硫酸亞鐵銨溶液和草酸溶液反應的離子方程式：Fe²⁺+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+2H⁺．
（5）草酸亞鐵晶體（相對分子質量：180）受熱易分解．某課外活動小組設計如圖的實驗裝置來檢驗其分解產物．

①該設備中最不合理的部分是（填字母）A，原因是反應生成的水易沿試管壁流下使試管炸裂．
②改用正確裝置，實驗開始后，B處變藍色，說明草酸亞鐵晶體中有結晶水；C處有白色沉淀，E處部分黑色粉末變?yōu)榧t色，說明草酸亞鐵分解產生（填化學式，下同）CO、CO₂；反應后在A處試管中有黑色固體粉末（混合物）產生，倒出時有燃燒現(xiàn)象．A處試管中的黑色固體粉末可能是Fe、FeO．

Answer 1

分析 （1）加入過量的鐵粉，與Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺離子反應轉化為Fe²⁺；過濾使用的主要玻璃儀器是普通漏斗；
（2）趁熱過濾的目的是：要避免某些成分在過濾過程中因遇冷而結晶或沉淀；
（3）應從鹽類水解的角度考慮，防止硫酸亞鐵水解造成損耗；
（4）由題意可知（NH₄）₂Fe（SO₄）₂與草酸反應的方程式：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄；
（5）根據(jù)草酸亞鐵晶體的相對分子質量為180，得其化學式為FeC₂O₄•2H₂O，加熱時有水產生，故A裝置最不合理，因為大試管管口略向上傾斜，產生的水會回流使試管炸裂，根據(jù)B、C、E判斷產物有H₂O（或結晶水）、CO₂、CO，其中CO的存在使高價鐵不可能存在，考慮“黑色固體混合物粉末”，應是Fe與FeO的混合，燃燒現(xiàn)象應是溫度較高時Fe的燃燒情況．

解答 解：（1）加入過量的鐵粉，與Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺離子反應轉化為Fe²⁺；過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）趁熱過濾的目的是：要避免某些成分在過濾過程中因遇冷而結晶或沉淀，
故答案為：防止硫酸亞鐵晶體析出；
（3）亞鐵離子可以水解，結晶操作過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與草酸反應的方程式：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄，故反應離子方程式為：Fe²⁺+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+2H⁺，
故答案為：Fe²⁺+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+2H⁺；
（5）根據(jù)草酸亞鐵晶體的相對分子質量為180，得其化學式為FeC₂O₄•2H₂O．
①加熱時有水產生，故A裝置最不合理，因為大試管管口略向上傾斜，產生的水會回流使試管炸裂，
故答案為：A；反應生成的水易沿試管壁流下使試管炸裂；
②改用正確裝置，實驗開始后，B處變藍色，說明草酸亞鐵晶體中有結晶水；C處有白色沉淀，E處部分黑色粉末變?yōu)榧t色，說明草酸亞鐵分解產生：CO、CO₂；CO的存在使高價鐵不可能存在，考慮“黑色固體混合物粉末”，應是Fe與FeO的混合，燃燒現(xiàn)象應是溫度較高時Fe的燃燒情況，
故答案為：結晶水；CO、CO₂；Fe、FeO．

點評 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、對實驗步驟原理和目的分析評價、對裝置的分析評價等，明確原理是解題關鍵，弄清所發(fā)生的化學反應及鐵元素存在形態(tài)的變化．