Question

某校化學課外小組用硫酸鐵廢液(含少量硫酸銅和稀硫酸)，制備硫酸亞鐵晶體并進行如下實驗。制備硫酸亞鐵晶體主要的操作流程如下：

請根據題目要求回答下列問題。

(1)A的化學式為_______________，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_______________。

(2)趁熱過濾的目的是______________________________。

(3)結晶操作過程中應控制濾液酸性的原因是______________________________。

(4)已知硫酸亞鐵銨〔(NH₄)₂Fe(SO₄)₂〕比硫酸亞鐵穩定，常用在分析化學中。硫酸亞鐵銨可用硫酸銨和硫酸亞鐵反應制得。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與草酸溶液反應的離子方程式：______________________________________。

(5)草酸亞鐵晶體(相對分子質量180)受熱易分解。某課外小組設計如圖的實驗裝置來檢驗其分解產物。

①該裝置中最不合理的部分_______________(填字母)，原因是____________________。

②改用正確裝置實驗開始后，B處變藍，說明草酸亞鐵晶體中有_______________；C處有白色沉淀，E處部分黑色粉末變為紅色，說明草酸亞鐵分解產生_______________(填化學式，下同)；反應后在A處試管中有黑色固體粉末(混合物)產生，倒出時有燃燒現象。A處試管中的黑色固體粉末可能是_______________。

Answer 1

(1)Fe  漏斗

(2)為減少過濾時硫酸亞鐵的損失

(3)抑制硫酸亞鐵水解

(4)Fe²⁺+H₂C₂O₄FeC₂O₄↓+2H⁺

(5)①A  試管口略向上傾斜，產生的水會回流使試管炸裂

②結晶水  CO、CO₂  Fe、FeO

解析：本題依托硫酸亞鐵晶體的制備，主要考查了除雜提純的基本操作，同時要求明確部分步驟的原理和目的。解題時要理清各題用意所在，弄清所發生的化學反應及鐵元素存在形態的變化.

(1)加入過量的鐵粉，將Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺等離子轉化為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)結晶操作過程中控制濾液的酸性，應從鹽類水解的角度考慮，防止硫酸亞鐵水解造成損耗.

(4)(NH₄)₂Fe(SO₄)₂與草酸反應的方程式：(NH₄)₂Fe(SO₄)₂+H₂C₂O₄+2H₂OFeC₂O₄·2H₂O↓+ (NH₄)₂SO₄+H₂SO₄，此處要求寫出離子方程式，故沉淀寫成FeC₂O₄即可.Fe²⁺+H₂C₂O₄FeC₂O₄↓+2H⁺.

(5)根據草酸晶體的相對分子質量為180，得其化學式為FeC₂O₄·2H₂O，判斷加熱時有水產生，故A裝置最不合理，原因考慮水回流炸裂試管，因“大試管管口略向上傾斜，產生的水會回流使試管炸裂”.根據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，燃燒現象應是溫度較高時Fe的燃燒情況.