Question

【題目】某興趣小組以廢鐵屑制得硫酸亞鐵銨后，按下列流程制備二水合草酸亞鐵()，進(jìn)一步制備高純度還原鐵粉。

已知：難溶于水；是二元弱酸，溶于水。

(1)步驟②中H2C2O4稍過量的目的是：_____________________；

(2)步驟②中得到FeC2O4.2H2O的離子反應(yīng)方程式為：_________________________。

(3)實(shí)現(xiàn)步驟④，必須在 ______(填儀器名稱)中進(jìn)行，該步驟發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為：______________

(4)為實(shí)現(xiàn)步驟⑤，不宜用碳粉直接還原Fe2O3，理由是________________________。

(5)若將固體放在一個(gè)可稱出質(zhì)量的容器內(nèi)加熱，( Mr=180)首先逐步失去結(jié)晶水，溫度繼續(xù)升高時(shí).(Mr=144)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殍F的各種氧化物。稱取18.00g，持續(xù)加熱，剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表(其中450℃以前是隔絕空氣加熱，450℃以后是在空氣中加熱)：

溫度/℃	25	150	300	350	400	450	500	600	700	800
固體質(zhì)量/g	18.00	16.20	14.40	14.40	7.20	7.20	8.00	8.00	7.73	7.73

根據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算并推斷：150℃剩余的固體物質(zhì)是________________(填化學(xué)式，下同)；800℃剩余的固體物質(zhì)是________________。

Answer 1

【答案】使沉淀完全，從而提高產(chǎn)率 Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O+2H+ 坩鍋 4FeC2O42H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O 接觸面積小，反應(yīng)不完全；產(chǎn)生鐵粉中會(huì)混有雜質(zhì)碳粉 FeC2O42H2O Fe2O3

【解析】

硫酸亞鐵銨晶體溶解于水，加入過量的草酸，生成的草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O）難溶于水，可通過抽濾、洗滌并干燥獲得，將所得晶體在空氣中灼燒，得純氧化鐵（Fe2O3），再用CO還原氧化鐵得到還原鐵粉，以此分析解答。

(1) 步驟②H2C2O4稍過量，最主要的作用是將溶液里的Fe2+完全轉(zhuǎn)化為草酸亞鐵晶體，提高原料利用率，

故答案為：使沉淀完全，從而提高產(chǎn)率；

(2)步驟②中得到FeC2O42H2O的離子反應(yīng)方程式為：Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O+2H+，

故答案為：Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O+2H+；

(3) 固體灼燒需要在坩堝內(nèi)進(jìn)行；草酸亞鐵和O2灼燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeC2O42H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O，

故答案為：坩堝；4FeC2O42H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O；

(4) 步驟⑤選用碳粉還原Fe2O3，為固體間的反應(yīng)，接觸面積小，反應(yīng)不完全；多余的碳粉會(huì)影響鐵粉的純度，

故答案為：接觸面積小，反應(yīng)不完全；產(chǎn)生鐵粉中會(huì)混有雜質(zhì)碳粉；

(5)根據(jù)題給信息，450℃以前是隔絕空氣加熱，分析表中的數(shù)據(jù)可知，18.00g變?yōu)?4.40g 時(shí)，表明：300℃時(shí)，結(jié)晶水已全部失去，而150℃剩余的固體物質(zhì)質(zhì)量為14.40g <16.20g<18.00g，說明FeC2O42H2O沒有分解完全，還有FeC2O42H2O剩余；

450℃以后是在空氣中加熱，據(jù)鐵元素守恒：6FeO→2Fe3O4→3Fe2O3
6×72：2×232：3×160=72：77.3：80
即72：77.3：80≈7.20：7.73：8.00，固體質(zhì)量的變化趨勢與表中提供的數(shù)據(jù)一致，故800℃剩余的固體物質(zhì)為：Fe2O3；

故答案為：FeC2O42H2O；Fe2O3。