Question

14．某化學(xué)課外活動(dòng)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，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)．制備硫酸亞鐵晶體主要的操作流程如下：

請(qǐng)根據(jù)題目要求回答下列問(wèn)題：
（1）A的化學(xué)式為Fe．上述操作過(guò)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(jì)；⑤漏斗．
（2）趁熱過(guò)濾的目的是防止硫酸亞鐵晶體析出．
（3）結(jié)晶操作過(guò)程中應(yīng)控制濾液酸性的原因是抑制Fe²⁺離子水解．
（4）已知硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]比硫酸亞鐵穩(wěn)定，常用在分析化學(xué)中．硫酸亞鐵銨可用硫酸亞鐵和硫酸銨反應(yīng)制得．實(shí)驗(yàn)室利用硫酸亞鐵銨溶液和草酸溶液反應(yīng)生成草酸亞鐵沉淀來(lái)制備草酸亞鐵．寫出硫酸亞鐵銨溶液和草酸溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe²⁺+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+2H⁺．
（5）草酸亞鐵晶體（相對(duì)分子質(zhì)量：180）受熱易分解．某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)如圖的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)檢驗(yàn)其分解產(chǎn)物．

①該設(shè)備中最不合理的部分是（填字母）A，原因是反應(yīng)生成的水易沿試管壁流下使試管炸裂．
②改用正確裝置，實(shí)驗(yàn)開始后，B處變藍(lán)色，說(shuō)明草酸亞鐵晶體中有結(jié)晶水；C處有白色沉淀，E處部分黑色粉末變?yōu)榧t色，說(shuō)明草酸亞鐵分解產(chǎn)生（填化學(xué)式，下同）CO、CO₂；反應(yīng)后在A處試管中有黑色固體粉末（混合物）產(chǎn)生，倒出時(shí)有燃燒現(xiàn)象．A處試管中的黑色固體粉末可能是Fe、FeO．

Answer 1

分析 （1）加入過(guò)量的鐵粉，與Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺離子反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；過(guò)濾使用的主要玻璃儀器是普通漏斗；
（2）趁熱過(guò)濾的目的是：要避免某些成分在過(guò)濾過(guò)程中因遇冷而結(jié)晶或沉淀；
（3）應(yīng)從鹽類水解的角度考慮，防止硫酸亞鐵水解造成損耗；
（4）由題意可知（NH₄）₂Fe（SO₄）₂與草酸反應(yīng)的方程式：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄；
（5）根據(jù)草酸亞鐵晶體的相對(duì)分子質(zhì)量為180，得其化學(xué)式為FeC₂O₄•2H₂O，加熱時(shí)有水產(chǎn)生，故A裝置最不合理，因?yàn)榇笤嚬芄芸诼韵蛏蟽A斜，產(chǎn)生的水會(huì)回流使試管炸裂，根據(jù)B、C、E判斷產(chǎn)物有H₂O（或結(jié)晶水）、CO₂、CO，其中CO的存在使高價(jià)鐵不可能存在，考慮“黑色固體混合物粉末”，應(yīng)是Fe與FeO的混合，燃燒現(xiàn)象應(yīng)是溫度較高時(shí)Fe的燃燒情況．

解答 解：（1）加入過(guò)量的鐵粉，與Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺離子反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe²⁺；過(guò)濾使用的主要玻璃儀器有：燒杯、玻璃棒、普通漏斗，
故答案為：Fe；漏斗；
（2）趁熱過(guò)濾的目的是：要避免某些成分在過(guò)濾過(guò)程中因遇冷而結(jié)晶或沉淀，
故答案為：防止硫酸亞鐵晶體析出；
（3）亞鐵離子可以水解，結(jié)晶操作過(guò)程中控制濾液的酸性，可以抑制硫酸亞鐵水解造成損耗，
故法案為：抑制Fe²⁺離子水解；
（4）由題意可知（NH₄）₂Fe（SO₄）₂與草酸反應(yīng)的方程式：（NH₄）₂Fe（SO₄）₂+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+（NH₄）₂SO₄+H₂SO₄，故反應(yīng)離子方程式為：Fe²⁺+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+2H⁺，
故答案為：Fe²⁺+H₂C₂O₄=FeC₂O₄↓+2H⁺；
（5）根據(jù)草酸亞鐵晶體的相對(duì)分子質(zhì)量為180，得其化學(xué)式為FeC₂O₄•2H₂O．
①加熱時(shí)有水產(chǎn)生，故A裝置最不合理，因?yàn)榇笤嚬芄芸诼韵蛏蟽A斜，產(chǎn)生的水會(huì)回流使試管炸裂，
故答案為：A；反應(yīng)生成的水易沿試管壁流下使試管炸裂；
②改用正確裝置，實(shí)驗(yàn)開始后，B處變藍(lán)色，說(shuō)明草酸亞鐵晶體中有結(jié)晶水；C處有白色沉淀，E處部分黑色粉末變?yōu)榧t色，說(shuō)明草酸亞鐵分解產(chǎn)生：CO、CO₂；CO的存在使高價(jià)鐵不可能存在，考慮“黑色固體混合物粉末”，應(yīng)是Fe與FeO的混合，燃燒現(xiàn)象應(yīng)是溫度較高時(shí)Fe的燃燒情況，
故答案為：結(jié)晶水；CO、CO₂；Fe、FeO．

點(diǎn)評(píng) 本題以硫酸亞鐵晶體的制備為載體，主要考查了除雜提純的基本操作、對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟原理和目的分析評(píng)價(jià)、對(duì)裝置的分析評(píng)價(jià)等，明確原理是解題關(guān)鍵，弄清所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)及鐵元素存在形態(tài)的變化．