Question

【題目】綠礬（FeSO4·7H2O）、硫酸亞鐵銨[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]是重要的化工試劑。工業(yè)上常利用機(jī)械加工行業(yè)產(chǎn)生的廢鐵屑為原料制備綠礬、硫酸亞鐵銨（如下圖）。

已知：

（1）廢鐵屑中含有FeS等雜質(zhì)，FeS+H2SO4=FeSO4+H2S↑，生成的H2S氣體有毒。

（2）在0~60℃時(shí)，硫酸亞鐵銨的溶解度比硫酸銨、硫酸亞鐵的小，冷卻混合液至室溫便析出硫酸亞鐵銨。

（3）硫酸亞鐵易被氧氣氧化為硫酸鐵，影響硫酸亞鐵銨的等級(jí)。

請(qǐng)回答下列問題：

實(shí)驗(yàn)一：制備綠礬：

圖Ⅰ中儀器①盛放的液體是_____，除了發(fā)生的反應(yīng)FeS+H2SO4=FeSO4+H2S↑外，還發(fā)生的另一個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____。廣口瓶的作用是_____，燒杯中主要的反應(yīng)是CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4,硫酸銅溶液的作用是_____；此處燒杯中的導(dǎo)管最好換成多孔球泡，目的是_____。

實(shí)驗(yàn)二：制備硫酸亞鐵銨：

如圖Ⅱ。實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①連接儀器,_____

②制備FeSO4溶液:先關(guān)閉止水夾A，再打開止水夾_____，從分液漏斗滴入稀H2SO4至錐形瓶中。其中NaOH溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____，此過程中氫氣的作用是_____。

③制備硫酸亞鐵銨：待錐形瓶中的鐵屑快反應(yīng)完時(shí)，關(guān)閉止水夾_____，打開止水夾_____，不久會(huì)看到錐形瓶中的液體被壓入飽和硫酸銨溶液中，放置一段時(shí)間，試劑瓶底部將結(jié)晶出硫酸亞鐵銨晶體。

實(shí)驗(yàn)三：對(duì)所制得的硫酸亞鐵銨樣品進(jìn)行加熱

溫度與TG%的關(guān)系如圖所示，已知，200℃以前只有結(jié)晶水失去。[Mr(FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O)=392]，已知：TG%=×100%。

TG%從100%降低為72.4%時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____。試計(jì)算AB段物質(zhì)的化學(xué)式_____（寫出計(jì)算過程）。

Answer 1

【答案】稀硫酸 安全瓶（或防倒吸） 尾氣處理，防止污染大氣 增大接觸面積，使反應(yīng)更充分 檢查裝置的氣密性 BC 排出裝置和硫酸銨溶液中的氧氣 BC A FeSO4·(NH4)2SO4·2H2O

【解析】

實(shí)驗(yàn)一：工業(yè)制備綠礬常用廢鐵屑和硫酸反應(yīng)進(jìn)行制取，故圖Ⅰ中儀器①盛放的液體是稀硫酸；廢鐵屑中一定含有鐵，鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，；廣口瓶作為安全瓶收集產(chǎn)生的硫化氫氣體和氫氣；燒杯中的硫酸銅溶液主要是吸收尾氣H2S，防止污染大氣；燒杯中的導(dǎo)管最好換成多孔球泡，目的是增大氣體與溶液的接觸面積，使反應(yīng)充分進(jìn)行；

實(shí)驗(yàn)二：①儀器連接好，一般都要檢查裝置的氣密性，尤其是有氣體參加或者生成的反應(yīng)；

②制備FeSO4溶液先關(guān)閉止水夾A，再打開止水夾BC，是為了用產(chǎn)生的氫氣將裝置內(nèi)的空氣排出，因?yàn)閬嗚F鹽容易被氧化；

廢鐵屑中含有FeS等雜質(zhì)，硫化亞鐵會(huì)與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和硫化氫氣體，氫氧化鈉溶液就是為了吸收硫化氫氣體，方程式為：；此過程中氫氣的作用是排出裝置和硫酸銨溶液中的氧氣，因?yàn)閬嗚F鹽容易被氧化；

③制備硫酸亞鐵銨：待錐形瓶中的鐵屑快反應(yīng)完時(shí)，關(guān)閉止水夾BC，打開止水夾A，產(chǎn)生的氫氣使錐形瓶中壓強(qiáng)增大，將硫酸亞鐵壓入左邊的瓶中，使之反應(yīng)；

實(shí)驗(yàn)三：通過分析可知，對(duì)硫酸亞鐵銨[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]樣品進(jìn)行加熱到100℃時(shí)，首先是固體表面的分子水蒸發(fā)得到硫酸亞鐵銨[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]，這一步是物理變化，繼續(xù)加熱到100-200℃時(shí)，已知200℃以前只有結(jié)晶水失去，因此硫酸亞鐵銨[FeSO4·(NH4)2SO4·6H2O]中的結(jié)晶水開始脫去，這一步是化學(xué)變化．

所以TG%從100%降低為72.4%時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是：；

假設(shè)硫酸亞鐵銨晶體質(zhì)量是392克，AB段物質(zhì)的化學(xué)式為FeSO4·(NH4)2SO4·xH2O；

加熱到200℃時(shí)，失去結(jié)晶水，剩下的硫酸亞鐵銨質(zhì)量為：；

由關(guān)系圖可知AB段的TG%=81.6%，即，m水=35.872g，則，所以AB段物質(zhì)的化學(xué)式為FeSO4·(NH4)2SO4·2H2O。