Question

硫酸亞鐵(FeSO₄·7H₂O)是一種重要的食品和飼料添加劑。實驗室通過如下實驗由廢鐵屑制備FeSO₄·7H₂O晶體：

①將5%Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢鐵屑的燒杯中，加熱數分鐘，用傾析法除去Na₂CO₃溶液，然后將廢鐵屑用水洗滌2—3遍；

②向洗滌過的廢鐵屑中加入過量的稀硫酸，控制溫度在50—80 ℃之間至鐵屑耗盡；

③趁熱過濾，將濾液轉入到密閉容器中，靜置、冷卻結晶；

④待結晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2—3次，再用濾紙將晶體吸干；

⑤將制得的FeSO₄·7H₂O晶體放在一個小廣口瓶中，密閉保存。

請回答下列問題：

                     

                                    圖6-11

(1)實驗步驟①的目的是______________，加熱的作用是__________________________。

(2)實驗步驟②明顯不合理，理由是_______________________________________。

(3)實驗步驟④中用少量冰水洗滌晶體，其目的是________________;__________________。

(4)經查閱資料后發現，硫酸亞鐵在不同溫度下結晶可分別得到FeSO₄·7H₂O、FeSO₄·4H₂O、和FeSO₄·H₂O。硫酸亞鐵在不同溫度下的溶解度和該溫度下析出晶體的組成如下表所示（僅在57.6 ℃、64 ℃溫度下可同時析出兩種晶體）。

硫酸亞鐵的溶解度和析出晶體的組成

溫度/ ℃	0	10	30	50		56.7	60	64	70	80	90
溶解度/g	14.0	17.0	25.0	33.0		35.2	35.3	35.6	33.03	0.5	27
析出晶體	FeSO4·7H2O				FeSO4·4H2O			FeSO4·H2O

    請根據表中數據作出硫酸亞鐵的溶解度曲線。

(5)若需從硫酸亞鐵溶液中結晶出FeSO₄·4H₂O，應控制的結晶溫度（t）的范圍為_________。

Answer 1

解析：本題主要考查物質制備中應注意的問題及有關溶解度的計算。(1)廢鐵屑常沾有油污，可利用水解呈堿性的Na₂CO₃溶液除去，溫度升高，溶液堿性增強，去污效果好，故一般需要加熱。(2)廢鐵屑的表面一般帶有鐵銹(Fe₂O₃)，若鐵屑不足，(反應后的溶液中鐵沒有剩余)，則所得溶液中會含有Fe³⁺，而使制得的FeSO₄·7H₂O不純，故②不合理。(3)在晶體從溶液中析出的過程中一般要吸附雜質離子，故需用水洗滌，而FeSO₄的溶解度隨溫度的升高而增大，故用冷水洗滌可減少FeSO₄晶體的損失。(4)根據表中數據不難畫出所求圖線。(5)分析表中數據可知，析出FeSO₄·4H₂O的溫度范圍為高于56.7 ℃而低于64 ℃。

答案：(1)除油污  升高溫度，溶液堿性增強，去油污能力增強

    (2)應該使鐵屑過量（或反應后溶液中必須有鐵剩余），否則溶液中可能有Fe³⁺存在

    (3)洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質用冰水洗滌可降低洗滌過程中FeSO₄·7H₂O的損耗

    (4)如圖6-12

                           

                                              圖6-12

     (5) 56.7 ℃＜t＜64 ℃