Question

綠礬（FeSO₄?7H₂O）是重要的化學化工試劑，工業上常利用機械加工行業產生的廢鐵屑為原料制備．請回答下列問題：
（1）右圖錐形瓶中的反應物是鐵屑和28%的硫酸，反應前常用98%的硫酸配制500g 28%的硫酸，要算出所需98%的硫酸的體積，還要知道的數據是______．
（2）在制備硫酸亞鐵的過程中，理論上控制鐵過量或酸過量均有利于防止Fe²⁺被氧化．設計兩個實驗：實驗一，控制酸過量；實驗二，控制鐵過量；其余步驟同，制得硫酸亞鐵，并對產品質量進行檢測．檢測結果如下：

序號	反應物用量	產品質量
1	n（H2SO4）：n（Fe）＞1：1	介于Ⅰ級～Ⅱ級之間
2	n（H2SO4）：n（Fe）＜1：1	優于Ⅰ級

已知產品質量標準：Fe³⁺的質量分數等于0.005%，產品質量定為Ⅰ級；Fe³⁺的質量分數等于0.01%，產品質量定為Ⅱ級，從實驗結果中，可得出制備硫酸亞鐵溶液時，反應控制______過量為最佳．
（3）該小組在繼續研究由綠礬制備Fe（OH）₂的過程中，發現出現白色的沉淀會逐漸轉變為灰綠色，最后變為紅褐色．甲同學查資料該灰綠色沉淀可能是Fe₃（OH）₈，請用氧化物的形式寫出該沉淀______；乙同學查資料后認為該灰綠色沉淀是由于Fe（OH）₂部分被氧化，混入少量的Fe（OH）₃的緣故，請提出一種在研究由Fe²⁺制備Fe（OH）₂的過程中，有助于對沉淀由“白”變“綠”的現象進行合理解釋的實驗設計新思路______．

Answer 1

解：（1）根據m=ρVω知，要計算溶液的體積還需要知道98%硫酸的密度，故答案為：98%硫酸的密度；
（2）硫酸和鐵的質量比確定了產品的級別，從Fe³⁺的質量分數等于0.005%，產品質量定為Ⅰ級；Fe³⁺的質量分數等于0.01%，產品質量定為Ⅱ級，可以看出，三價鐵的含量越低級別越高，從表中可以看出，只要控制鐵過量，產品級別就高，故答案為：鐵；
（3）由資料信息可知，氫氧化亞鐵為白色而氫氧化鐵為棕色，二者的混合物呈現出綠色，因此實驗中出現灰綠色或綠色的現象應是生成的Fe（OH）₂部分被氧化而混入少量的Fe（OH）₃的緣故；資料中提及的微綠色Fe₃（OH）₈，可理解為Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的結合起的一種物質，其中既有+2價鐵也有+3價鐵，因此改寫為氧化物的形式時，8個氫原子應結合成4H₂O，所以應寫成：FeO?Fe₂O₃?4H₂O，
由于出現的沉淀由白變綠是因為形成了Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的混合沉淀，因此可利用向Fe²⁺和Fe³⁺的混合液中直接加入NaOH溶液，反應生成Fe（OH）₂與Fe（OH）₃的混合沉淀物，觀察此時沉淀物的顏色，或直接取Fe（OH）₂與Fe（OH）₃進行混合，觀察混合后顏色的方法，以解釋沉淀由“白”變“綠”的現象，
故答案為：FeO?Fe₂O₃?4H₂O；向Fe²⁺和Fe³⁺的混合液中加入NaOH溶液后，觀察生成的沉淀的顏色是否為灰綠色．或者可以將Fe（OH）₃和Fe（OH）₂混合后觀察其顏色．
分析：（1）根據m=ρVω判斷；
（2）根據表格中產品等級和反應物用量判斷；
（3）根據鐵元素的化合價，由物質Fe₃（OH）₈中鐵元素化合價總和應為+8，可推斷該物質的分子中含+2價Fe²⁺一個、+3價Fe³⁺二個，把鐵、氫元素與氧元素結合成氧化物，而改寫其化學式；
根據沉淀由“白”變“綠”的現象是由于Fe（OH）₂部分被氧化而混入少量的Fe（OH）₃的緣故分析，因此可采取向Fe²⁺和Fe³⁺的混合液中加入NaOH溶液生成其混合物或直接把兩種物質混合，觀察顏色的方法以驗證沉淀由“白”變“綠”的原因．
點評：根據實驗所提供資料的分析，正確理解實驗的目的及出現現象的原因，對于解答此新知識的探究型問題是尤其重要的．