Question

6．某中學(xué)化學(xué)興趣小組用含有鐵鋁合金的工業(yè)廢料，制備FeSO₄?7H₂O和硫酸鋁晶體．具體實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：
①將5%Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢合金的燒杯中，加熱數(shù)分鐘，用傾析法除去Na₂CO₃溶液，然后將廢合金用蒸餾水洗滌2至3遍；
②取洗滌后廢合金，加入足量的NaOH溶液中，反應(yīng)完全后過(guò)濾；
③向?yàn)V液中邊攪拌邊滴加稀硫酸至溶液的pH為8^_9，靜置，過(guò)濾，洗滌；
④將③中固體溶于足量的稀硫酸，將得到的溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻，結(jié)晶，過(guò)濾，干燥，得到硫酸鋁晶體；
⑤將②得到的固體洗滌后加入過(guò)量的稀硫酸，至鐵溶解完全；
⑥將得到的溶液轉(zhuǎn)入密閉容器中，靜置，冷卻結(jié)晶；
⑦待結(jié)晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2至3次，再用濾紙將晶體吸干，得到FeSO₄?7H₂O晶體．
（1）實(shí)驗(yàn)步驟①的目的是除去油污．
（2）步驟②發(fā)生的離子反應(yīng)方程式為2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂ ↑．
（3）步驟③中，溶液中pH難控制，可改用通入CO₂氣體．
（4）步驟⑤明顯不合理，理由是應(yīng)該Fe過(guò)量，否則溶液中可能有Fe³⁺．
（5）用少量冰水洗晶體，其目的是洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)．
（6）FeSO₄?7H₂O晶體在高溫下可以分解生成Fe₂O₃，SO₂和H₂SO₄，寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2FeSO₄?7H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+H₂SO₄+13H₂O．

Answer 1

分析 制備FeSO₄?7H₂O和硫酸鋁晶體具體實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：
①將5%Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢合金的燒杯中，加熱數(shù)分鐘，用傾析法除去Na₂CO₃溶液，然后將廢合金用蒸餾水洗滌2至3遍，碳酸鈉水解導(dǎo)致溶液呈堿性，能洗滌油脂類(lèi)物質(zhì)；
②取洗滌后廢合金，加入足量的NaOH溶液中，反應(yīng)完全后過(guò)濾，Al和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉和氫氣；
③向?yàn)V液中邊攪拌邊滴加稀硫酸至溶液的pH為8^_9，靜置，過(guò)濾，洗滌，稀硫酸中和未反應(yīng)的NaOH；
④將③中固體溶于足量的稀硫酸，稀硫酸和鋁反應(yīng)生成硫酸鋁，將得到的溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻，結(jié)晶，過(guò)濾，干燥，得到硫酸鋁晶體；
⑤將②得到的固體洗滌后加入過(guò)量的稀硫酸，至鐵溶解完全，鐵和過(guò)量稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；
⑥將得到的溶液轉(zhuǎn)入密閉容器中，靜置，冷卻結(jié)晶；
⑦待結(jié)晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2至3次，再用濾紙將晶體吸干，得到FeSO₄?7H₂O晶體；
（1）油脂在堿性條件下易水解；
（2）鋁、NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉和氫氣；
（3）步驟③中，溶液中pH難控制，可改用通入二氧化碳?xì)怏w調(diào)節(jié)溶液的pH；
（4）亞鐵離子不穩(wěn)定，易被氧化生成鐵離子，為防止亞鐵離子被氧化，則Fe應(yīng)該過(guò)量；
（5）用冰水能洗去晶體表面附著的雜質(zhì)；
（6）根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件書(shū)寫(xiě)方程式．

解答 解：制備FeSO₄?7H₂O和硫酸鋁晶體具體實(shí)驗(yàn)操作步驟如下：
①將5%Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢合金的燒杯中，加熱數(shù)分鐘，用傾析法除去Na₂CO₃溶液，然后將廢合金用蒸餾水洗滌2至3遍，碳酸鈉水解導(dǎo)致溶液呈堿性，能洗滌油脂類(lèi)物質(zhì)；
②取洗滌后廢合金，加入足量的NaOH溶液中，反應(yīng)完全后過(guò)濾，Al和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉和氫氣；
③向?yàn)V液中邊攪拌邊滴加稀硫酸至溶液的pH為8^_9，靜置，過(guò)濾，洗滌，稀硫酸中和未反應(yīng)的NaOH；
④將③中固體溶于足量的稀硫酸，稀硫酸和鋁反應(yīng)生成硫酸鋁，將得到的溶液蒸發(fā)濃縮，冷卻，結(jié)晶，過(guò)濾，干燥，得到硫酸鋁晶體；
⑤將②得到的固體洗滌后加入過(guò)量的稀硫酸，至鐵溶解完全，鐵和過(guò)量稀硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣；
⑥將得到的溶液轉(zhuǎn)入密閉容器中，靜置，冷卻結(jié)晶；
⑦待結(jié)晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2至3次，再用濾紙將晶體吸干，得到FeSO₄?7H₂O晶體；
（1）油脂在堿性條件下易水解，碳酸鈉是強(qiáng)堿弱酸鹽，碳酸根離子水解導(dǎo)致其溶液呈堿性，所以可以用碳酸鈉溶液洗滌合金，故答案為：除去油污；
（2）鋁、NaOH溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成四羥基合鋁酸鈉和氫氣，離子方程式為2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂ ↑，故答案為：2Al+2OH^-+6H₂O=2[Al（OH）₄]^-+3H₂ ↑；
（3）步驟③中，溶液中pH難控制，二氧化碳和堿反應(yīng)導(dǎo)致溶液堿性減弱，所以可改用通入二氧化碳?xì)怏w調(diào)節(jié)溶液的pH，故答案為：通入CO₂氣體；
（4）亞鐵離子不穩(wěn)定，易被氧化生成鐵離子，為防止亞鐵離子被氧化，則Fe應(yīng)該過(guò)量，如果Fe不過(guò)量，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生鐵離子，故答案為：應(yīng)該Fe過(guò)量，否則溶液中可能有Fe³⁺；
（5）用冰水能洗去晶體表面附著的雜質(zhì)，故答案為：洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)；
（6）根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件書(shū)寫(xiě)方程式為2FeSO₄?7H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+H₂SO₄+13H₂O，故答案為：2FeSO₄?7H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+H₂SO₄+13H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題以硫酸亞鐵、硫酸鋁為載體考查物質(zhì)制備，明確實(shí)驗(yàn)原理及基本操作步驟是解本題關(guān)鍵，熟悉每一步可能發(fā)生的反應(yīng)及實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，注意：Al和NaOH溶液反應(yīng)中氫氧化鈉不是氧化劑而水是氧化劑，為易錯(cuò)點(diǎn)．