Question

【題目】黃鈉鐵礬[NaFex（SO4）y（OH）z]是一種高效凈水劑。

Ⅰ、黃鈉鐵礬的制備：

用廢鐵屑（主要成分為Fe，含少量Fe2O3和FeCO3）制備黃鈉鐵礬的主要流程如下圖所示

（1）酸溶前將廢鐵屑研磨成粉末的目的是_____。

（2）酸溶時，H2SO4除了與Fe、FeCO3反應(yīng)外，還發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_____和Fe+Fe2（SO）4＝3FeSO4.酸溶后所得的混合溶液中一定含有的溶質(zhì)有_____（填化學(xué)式）。

Ⅱ、黃鈉鐵礬組成的探究：用下圖所示的裝置對黃鈉鐵礬進行熱分解實驗

（查閱資料）

（1）NaFex（SO4）y（OH）z在T℃時分解生成H2O（氣態(tài)）、SO3（氣態(tài)），并得到Fe2O3和Na2SO4；

（2）無水氯化鈣不能吸收SO3，濃硫酸可用于吸收SO3；

（3）堿石灰是氫氧化鈉和生石灰的混合物。

（實驗步驟）

（1）裝配好實驗裝置，_____。

（2）向A裝置中加入4.85g黃鈉鐵礬，裝配好實驗裝置，通入一段時間N2。

（3）停止通入N2，對A中固體加熱，控制溫度在T℃。

（4）待反應(yīng)完全后，繼續(xù)通入一段時間N2。

（5）將A裝置中的殘留固體溶于足量水，過濾、洗滌、烘干得2.40g固體，將濾液蒸干得0.71g固體（不含結(jié)晶水）。

（實驗結(jié)論）

（1）假設(shè)實驗條件下反應(yīng)生成的氣態(tài)物質(zhì)能全部被相應(yīng)裝置吸收，若實驗后測得B裝置質(zhì)量增加0.54g，則C裝置質(zhì)量增加_____g。

（2）若NaFex（SO4）y（OH）z，中y=2，則黃鈉鐵礬的化學(xué)式為_____。

（實驗反思）

（1）加熱后需通入一段時間N2，其目的是_____。

（2）該實驗中D裝置的作用為_____。

Answer 1

【答案】增大反應(yīng)物的接觸面積，使反應(yīng)更快、更充分 3H2SO4+Fe2O3=Fe2（SO4）3+3H2O FeSO4、H2SO4 檢查裝置氣密性 1.2 NaFe3（SO4）2（OH）6 將A裝置中生成的氣體全部排出并被充分吸收 吸收空氣中的水蒸氣

【解析】

Ⅰ（1）廢鐵屑成粉末后，增加與酸的接觸面積，從而使反應(yīng)速率加快，利用反應(yīng)充分進行；

（2）氧化鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵和水，化學(xué)方程式3H2SO4+Fe2O3=Fe2（SO4）3+3H2O；鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，碳酸亞鐵與硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵、水和二氧化碳，而硫酸鐵與鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵，酸溶后所得的混合溶液中一定含有的溶質(zhì)還有剩余未反應(yīng)的硫酸；

Ⅱ（1）反應(yīng)中有氣體參與反應(yīng)，裝配好實驗裝置，需要檢查裝置氣密性；

[實驗結(jié)論]

（1）無水氯化鈣不能吸收SO3，濃硫酸可用于吸收SO3，所以裝置A中質(zhì)量的減少量是水和三氧化硫的總量，其中水被裝置B吸收，三氧化硫被裝置C吸收，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，剩余C中質(zhì)量增加=4.85g-2.4g-0.71g-0.54g=1.2g。

（2）剩余固體為氧化鐵，其中含有鐵元素質(zhì)量=2.4g××100%＝1.68g，B中增加是水的質(zhì)量，含有氫元素質(zhì)量=0.54g××100%＝0.06g，蒸發(fā)剩余固體為硫酸鈉，含有硫元素質(zhì)量=0.71g××100%＝0.16g，而C中含有三氧化硫質(zhì)量，其中含有硫元素質(zhì)量=1.2g××100%＝0.48g，硫元素總質(zhì)量=0.16g+0.48g=0.64g，所以含有鐵原子個數(shù)：氫原子個數(shù)：硫原子個數(shù)=：：=0.03：0.06：0.02=3：6：2，而根據(jù)化學(xué)式可知x：y：z=3：2：6，而y=2，所以x=3，z=6，所以化學(xué)式為NaFe3（SO4）2（OH）6；

[實驗反思]

（1）氮氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，為了保證內(nèi)部殘留的氣體被全部吸收，避免引起實驗誤差，所以通入氮氣，將內(nèi)部殘留氣體全部排出，使充分吸收；

（2）濃硫酸除了可以吸收三氧化硫，還可以吸收水蒸氣，因此避免空氣中水蒸氣影響質(zhì)量變化，增加D裝置過濾空氣，吸收其中的水蒸氣；