Question

【題目】實驗室以工業(yè)廢鐵為原料制取綠礬(FeSO4·7H2O)，并用綠礬為原料制備Fe(OH)SO4溶液和NH4Fe(SO4)2·12H2O晶體，其實驗流程如下：

已知：FeSO4·7H2O和NH4Fe(SO4)2·12H2O隨溫度變化的溶解度曲線如下圖。

(1)廢鐵溶解前需要用熱的飽和Na2CO3溶液浸泡，目的是________。

(2)溶解時控制溶液溫度為70～80 ℃，目的是__________________，溶解時鐵需過量的原因是________________。

(3)氧化時將綠礬分批次加入到濃硝酸中，攪拌，反應(yīng)1 h，有紅棕色氣體生成，同時得到Fe(OH)SO4，發(fā)生的化學(xué)方程式為________________。氧化結(jié)束后不能采用加熱煮沸的方法除去溶液中剩余的硝酸，理由是________________(任寫一條)。

(4)設(shè)計以綠礬和硫酸銨為原料，制取純凈NH4Fe(SO4)2·12H2O的實驗方案：________________(已知pH＝1時出現(xiàn)Fe(OH)3沉淀。實驗中可以選用的試劑：1.0 mol·L－1稀硫酸、2.0 mol·L－1稀鹽酸、5%H2O2溶液)。

Answer 1

【答案】除去鐵表面的油污 增大硫酸亞鐵溶解度 防止生成Fe3＋ FeSO4＋HNO3(濃)=Fe(OH)SO4＋NO2↑ Fe3＋水解生成Fe(OH)3或HNO3分解生成NO2，污染環(huán)境 取一定量綠礬加水溶解，滴加1.0 mol·L－1的硫酸，使pH<1，加入足量的5% H2O2溶液，再加入物質(zhì)的量為綠礬一半的硫酸銨晶體，攪拌充分反應(yīng)，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾，用冷水洗滌、干燥

【解析】

（1）飽和Na2CO3溶液顯弱堿性，可除去油污；

（2）根據(jù)溫度與溶解度曲線可知溫度為70～80 ℃時，FeSO4的溶解度最大；鐵能還原Fe3+；

（3）FeSO4與濃硝酸反應(yīng)，生成Fe(OH)SO4和NO2，據(jù)此書寫方程式；Fe3＋易水解，加熱后會生成Fe2O3，且硝酸受熱分解會生成NO2，會污染環(huán)境；

（4）酸性條件下，向綠礬水溶液中加入H2O2，再加入物質(zhì)的量為綠礬一半的硫酸銨晶體，充分反應(yīng)后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌、干燥后可得純凈NH4Fe(SO4)2·12H2O。

（1）飽和Na2CO3溶液顯弱堿性，廢鐵表面有油污，用熱的飽和Na2CO3溶液浸泡可除去表面的油污；

（2）根據(jù)溫度與溶解度曲線可知溫度為70～80 ℃時，FeSO4的溶解度最大，因此溶解時控制溶液溫度為70～80 ℃，可以增大硫酸亞鐵溶解度；鐵能將Fe3+還原為Fe2+，因此溶解時鐵過量，可防止生成Fe3＋；

（3）FeSO4與濃硝酸反應(yīng)，生成Fe(OH)SO4和NO2，反應(yīng)方程式為：FeSO4＋HNO3(濃)=Fe(OH)SO4＋NO2↑；Fe3＋易水解，加熱后會生成Fe2O3，且硝酸受熱分解會生成NO2，會污染環(huán)境，因此氧化結(jié)束后不能采用加熱煮沸的方法除去溶液中剩余的硝酸；

（4）酸性條件下，向綠礬水溶液中加入H2O2，再加入物質(zhì)的量為綠礬一半的硫酸銨晶體，充分反應(yīng)后蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌、干燥后可得純凈NH4Fe(SO4)2·12H2O，具體的方案為：取一定量綠礬加水溶解，滴加1.0 mol·L－1的硫酸，使pH<1，加入足量的5% H2O2溶液，再加入物質(zhì)的量為綠礬一半的硫酸銨晶體，攪拌充分反應(yīng)，蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，過濾，用冷水洗滌、干燥。