Question

3．硫酸亞鐵常用于制造鐵氧體、凈水、聚合催化劑、照相制版．某化學興趣小組在通風環(huán)境進行以下探究．回答有關問題：
（1）利用廢鐵屑（含少量氧化鋁、氧化鐵等）制取硫酸亞鐵晶體用圖1所示過程進行實驗．

①氧化鋁與熱燒堿液反應的離子方程式為Al₂O₃+2OH^-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2[Al（OH）₄]^-．
②實驗過程中需要用到的玻璃儀器有BC（填標號）．
A．分液漏斗B．膠頭滴管C．玻璃棒D．坩堝
③FeSO₄的溶解度隨溫度變化的曲線如圖2，兩次水浴加熱的溫度均應控制在63℃的原因為為增大FeSO₄溶解度，增大產(chǎn)率．
④操作X為趁熱過濾．
（2）探究硫酸亞鐵分解產(chǎn)物
已知：i  硫酸鹽熱分解的氣體產(chǎn)物可能有SO₂、SO₃和O₂．
ii  SO₃、SO₂的沸點依次為44.8℃、-10℃，S0₃的熔點為16.8℃．
按圖3所示的裝置進行實驗．
①裝置C的作用為安全瓶，防倒吸．
②能證明氣體產(chǎn)物僅有SO₃和SO₂的實驗現(xiàn)象為B中有晶體生成，D中不產(chǎn)生白色沉淀，E中溶液顏色變淺．
③探究固體產(chǎn)物中鐵的氧化物形式
假設一：只有Fe₂O₃；假設二：只有Fe₃O₄；假設三：Fe₂O₃和Fe₃O₄均有
為驗證上述假設，完成下列定量實驗．

步驟	操作	結論
1	將1.6g固體產(chǎn)物溶于過量稀硫酸	假設一成立
2	往步驟1所得溶液中先加入足量雙氧水，再加入足量NaOH溶液并充分攪拌
3	過濾、洗滌、干燥灼燒至恒重
4	稱得最終固體質量為1.6g

Answer 1

分析 （1）廢鐵屑中含少量氧化鋁、氧化鐵等，將廢鐵屑加入熱的燒堿液中，發(fā)生反應然后反應I中加入NaHCO₃并攪拌，調(diào)節(jié)溶液的pH，發(fā)生反應Al₂O₃+2OH^-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2[Al（OH）₄]^-，除去氧化鋁，過濾向鐵屑加稀硫酸中，水浴加熱，發(fā)生反應Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O、Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄，趁熱過濾，向濾液中加入少量稀硫酸和鐵屑，水浴加熱，趁熱過濾，結晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸亞鐵晶體，據(jù)此分析；
（2）①A分解硫酸亞鐵，B裝置冷凝SO₃，C裝置為安全瓶；
②B裝置冷凝SO₃，二氧化硫與氯化鋇不反應，與氯化鐵發(fā)生氧化還原反應，故D中無現(xiàn)象，E中溶液顏色變淺；
③取一定量的固體溶解，將其氧化，再用氫氧化鈉溶液沉淀，將得到的沉淀氫氧化鐵灼燒生成氧化鐵，與原固體的質量比較可得．

解答 解：（1）①氧化鋁與熱燒堿液反應的離子方程式為：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2[Al（OH）₄]^-；
故答案為：Al₂O₃+2OH^-+3H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2[Al（OH）₄]^-；
②實驗中需要的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、膠體滴管；
故答案為：BC；
③為增大FeSO₄溶解度，增大產(chǎn)率，兩次水浴加熱的溫度均應控制在63℃；
故答案為：為增大FeSO₄溶解度，增大產(chǎn)率；
④根據(jù)分析，溶液趁熱過濾，結晶、過濾、洗滌、干燥得到硫酸亞鐵晶體；
故答案為：趁熱過濾；
（2）①裝置C為安全瓶，防止倒吸；
故答案為：安全瓶，防倒吸；
②SO₃、SO₂的沸點依次為44.8℃、-10℃，S0₃的熔點為16.8℃，B裝置冰水浴，冷凝SO₃，SO₂不與氯化鋇溶液反應，具有還原性，能與氯化鐵發(fā)生氧化還原反應，使E中顏色變淺，故B中有晶體生成，D中不產(chǎn)生白色沉淀，E中溶液顏色變淺，說明氣體產(chǎn)物僅有SO₃和SO₂；
故答案為：B中有晶體生成，D中不產(chǎn)生白色沉淀，E中溶液顏色變淺；
③取一定量的固體溶解，將其氧化，再用氫氧化鈉溶液沉淀，將得到的沉淀氫氧化鐵灼燒生成氧化鐵，與原固體的質量比較，可得，故：
步驟1：將1.6g固體產(chǎn)物（鐵的氧化物）溶于過量稀硫酸，步驟2：往步驟1所得溶液中先加入足量雙氧水，再加入足量NaOH溶液并充分攪拌，步驟3：過濾、洗滌、干燥，灼燒至恒重，步驟4：稱得最終固體（Fe₂O₃）質量為1.6g，
將原固體產(chǎn)物中的鐵元素全轉化為Fe₂O₃，與原固體質量相等，說明原固體只有Fe₂O₃，假設一成立；
故答案為：先加入足量雙氧水，再加入足量NaOH溶液并充分攪拌；灼燒至恒重；假設一成立．

點評 本題考查物質的制備實驗及混合物的分離和提純，為高頻考點，把握流程圖中每一步發(fā)生的反應及操作方法是解本題關鍵，注意結合題給信息解答，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．