高三化学一轮复习硫酸亚铁的制备原理和方法易错点解读附答案Word格式文档下载.docx
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硫酸亚铁中铁处于正二价,具有极强的还原性,硫酸亚铁的保存时要防止亚铁离子被空气中的氧气所氧化,故亚铁盐通常的保存方法是加入铁粉;
②盐类的通性:
硫酸亚铁和氢氧化钠反应的实验现象:
先生成白色沉淀,沉淀迅速转为灰绿色,最后得到红褐色沉淀.化学反应方程式:
FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
【典型例题剖析】硫酸亚铁晶体是一种重要的食品和饲料添加剂.某化学兴趣小组的学生打算用化工厂里的含有少量铜的废铁屑来制取硫酸亚铁晶体:
收集资料:
①硫酸亚铁晶体易溶于水,难溶于酒精 ②硫酸亚铁晶体强热
能分解
③硫酸亚铁在不同温度下的溶解度如下表所示:
温度/℃
10
30
50
60
70
80
90
溶解度/g
14.0
17.0
25.0
33.0
35.3
30.5
27.0
实验方案:
[来&
~源:
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Z,xx,k.Com]
问题讨论:
(1)步骤①得到的固体中一定含有的金属单质的化学式为。
步骤①的温度控制在50℃至80℃的目的是。
(2)步骤②适宜用结晶法。
[中~国%@教*^育出版网]
(3)洗涤干燥时,设计以下三种方
案:
A.用水洗涤后再用滤纸吸干表面的水
B.使用无水酒精洗涤快速晾干 [w~ww.zz#s^tep%@.com]
C.用水洗涤后,放在蒸发皿中烘干
上述方案中你认为:
最好的方案是,理由是。
[来#源:
~中国教@*育%出版网]
【答案】
(1)Cu,增大硫酸亚铁的溶解度;
(2)冷却;
(3)B,硫酸亚铁的损耗较少。
【解析】
(1)加入稀硫酸后,铁可以和硫酸反应生成硫酸亚铁
和氢气,但铜不会和硫酸反应,因此铜就被过滤出来;
根据硫酸亚铁的溶解表格可知,硫酸亚铁在50℃到80℃时溶解度是比较大的;
故答案为:
Cu,增大硫酸亚铁的溶解度;
(2)根据溶解性表格可知,随着温度的降低,硫酸亚铁的溶解度也随之降低,从而结晶析出.故答案为:
冷却;
(3)根据题目信息可知,硫酸亚铁晶体易溶于水,说明A方法硫酸亚铁损耗较大;
难溶于酒精,说明B方法较合适;
硫酸亚铁晶体强热能分解,说明C方法也有较大的损耗.故答案为:
B,硫酸亚铁的损耗较少。
【变式训练】工业上常用铁屑跟硫酸反应并经除杂、浓缩、结晶、干燥等过程,来制取绿矾晶体(FeSO4•7H2O),已知浓硫酸能够氧化Fe2+,为了得到较纯的绿矾晶体,合理的方法是
A.使用硫酸过量B.使用铁屑过量
C.使用稀硫酸D.使用浓硫酸
【解析】在制备硫酸亚铁的过程中,空气可以将亚铁离子氧化为铁离子,可以加入过量的铁粉,将之还原为亚铁离子,使用的硫酸是否过量不会改变亚铁离子转化为铁离子的事实,使用浓硫酸会将亚铁离子氧化,所以不能使用,故答案为B。
【答案】B
【实战演练】
1.《本草图经》中关于绿矾的分解有如下描述:
“绿矾形似朴消(Na2SO4•10H2O)而绿色,取此物置于铁板上,聚炭,封之囊袋,吹令火炽,其矾即沸,流出,色赤如融金汁者是真也.”对此段话的说明中肯定错误的是( )
A.绿矾的化学式为FeSO4•7H2O
B.绿矾分解过程中没有发生电子的转移
C.“色赤”物质可能是Fe2O3
D.流出的液体中可能含有硫酸
【解析】A.绿矾形似朴消(Na2SO4•10H2O),绿矾的化学式为FeSO4•7H2O,故A正确;
B.由信息可知生成红色的氧化铁,Fe元素的化合价变化,有电子转移,故B错误;
C.Fe的氧化物只有氧化铁为红色,则“色赤”物质可能是Fe2O3,故C正确;
D.FeSO4•7H2O分解生成氧化铁、二氧化硫、三氧化硫,三氧化硫与水结合生成硫酸,则流出的液体中可能含有硫酸,故D正确;
故答案为B。
2.《新修本草》是我国古代中药学著作之一,记载药物844种,其中有关于“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……烧之赤色……”据此推测,“青矾”的主要成分为( )
A.CuSO4·
5H2O
B.FeSO4·
7H2O
C.KAl(SO4)2·
12H2O
D.Fe2(SO4)3·
9H2O
【解析】由题意知,青矾是绿色,经煅烧后,生成红色固体。
符合要求的是FeSO4·
7H2O,它是绿色晶体,经高温煅烧后生成红色Fe2O3粉末。
3.实验室向40ml硫酸亚铁溶液(浓度约为4.0mol/L)中加入过量硫酸铵来制取摩尔盐((NH4)2SO4•FeSO4•6H2O),其流程如图1:
请回答下列问题:
(1)操作1是__________________;
(2)摩尔盐的溶解度随温度变化并不大,采用冷却结晶回收率不高,有人建议直接采用蒸发结晶,你认为是否合理?
并给出你的理由____________________________________;
(3)若降温过程中未见摩尔盐晶体析出,可以___________________________________促使结晶出现;
(4)如图2所示为减压过滤装置,回答有关问题;
①写出图中A、B、仪器的名称,A__________________;
B__________________;
②该装置图有几处错误,请指出错误,_____________;
__________________;
(写出两处即可)
(5)另取等量硫酸亚铁溶液,用1mol/L的酸性高锰酸钾溶液进行滴定:
①滴定终点的现象为__________________________________,
②滴定至终点耗用高锰酸钾溶液40ml,若实验最后得到摩尔盐晶体为58.8g,则本次实验的产率为__________________。
(1)蒸发、浓缩
(2)不合理,有两个原因:
若蒸发结晶,会有硫酸铵杂质,会失去部分或全部结晶水(3)用玻璃棒小心摩擦烧杯壁(或相其中投入晶种)(4)①布式漏斗吸滤瓶②布式漏斗颈口斜面应与吸滤瓶的支管口相对;
安全瓶的长管和短管连接顺序错误(5)①最后一滴高锰酸钾溶液颜色不褪去(或溶液变红半分钟内不褪色)②75%
4.绿矾(FeSO4•7H2O)是治疗缺铁性贫血的特效药.某学校的化学兴趣小组的同学对绿矾进行了如下的探究:
(一)FeSO4•7H2O的制备.该化学兴趣小组的同学在实验室通过如下实验由废铁屑(含少量氧化铜、氧化铁等杂质)制备FeSO4•7H2O晶体:
①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中,加热数分钟,过滤除去Na2CO3溶液,然后将废铁屑用水洗涤2~3遍.
②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸,控制温度在50~80℃之间至铁屑耗尽;
③趁热过滤,将滤液转入到密闭容器中,静置、冷却结晶;
④待结晶完毕后,滤出晶体,用少量冰水洗涤2~3次,再用滤纸将晶体吸干;
⑤将制得的FeSO4•7H2O晶体放在一个小广口瓶中,密闭保存.
(1)实验步骤①的目的是_________________;
(2)实验步骤②明显不合理,理由是______________________________________________;
(3)为了洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质,实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体,原因是______________________________________________;
(二)探究绿矾(FeSO4•7H2O)热分解的产物
已知SO3的熔点是16.8℃,沸点是44.8℃,在加热条件下SO3具有比较强的氧化性.该小组设计如图的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略):
【实验过程】
①仪器连接后,检查装置的气密性;
②取一定量绿矾固体置于A中,通入N2以驱尽装置内的空气,关闭k,用酒精灯加热硬质玻璃管;
③观察到A
中固体逐渐变红棕色,B中试管收集到无色液体,C中溶液褪色;
④待A中反应完全并冷却至室温后,取少量反应后固体于试管中,加入硫酸溶解,取少量滴入几滴KSCN溶液,溶液变红色;
⑤往B装置的试管中滴入几滴BaCl2溶液,溶液变浑浊.
(4)实验结果分析
结论1:
B中收集到的液体是_____________;
结论2:
C中溶液褪色,可推知产物中有_____________;
结论3:
综合分析上述实验③和④可推知固体产物一定有Fe2O3.
【实验反思】
(5)请指出该小组设计的实验明显不足:
__________________________;
(6)分解后的固体中可能含有少量FeO,取上述实验④中硫酸溶解后的溶液少许于试管中,若只选用一种试剂鉴别,该试剂最合适的是_____________(填选项字母).
a.氯水和KSCN溶液
b.酸性KMnO4溶液
c.H2O2
d.NaOH溶液
(7)该兴趣小组的某同学认为,绿矾受热分解的产物中一定没有FeO,他的理由是_______________________________________。
(1)除油污
(2)应该铁屑过量,否则溶液中可能有铁离子和铜离子存在(3)用冰水洗涤可降低洗涤过程中FeSO4•7H2O的损耗(4)H2SO4溶液;
SO2(5)在C装置后增加一套尾气处理装置(6)b(7)FeO有强还原性,SO3有氧化性,两者受热时会发生氧化还原反应而不能共存
(1)碳酸钠的水溶液显碱性,可以去除铁屑表面的油污;
5.实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下:
取过量洁净的铁屑,加入20%%~30%的稀硫酸溶液,在50℃~80℃水浴中加热至不再产生气泡.将溶液趁热过滤,滤液移至试管中,用橡胶塞塞紧试管口.静置、冷却一段时间后收集产品.
(1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式:
______________________________;
(2)采用水浴加热的原因是_____________________________;
(3)反应时铁屑过量的目的是(用离子方程式表示)_____________________________;
(4)溶液趁热过滤的原因是_____________________________;
(5)塞紧试管口的目的是_____________________________;
(6)静置冷却一段时间后,在试管中观察到的现象是_____________________________。
(1)Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑
(2)容易控制温度(3)Fe+2Fe3+═3Fe2+(4)减小FeSO4的损失(5)防止空气进入试管将Fe2+氧化为Fe3+(6)有浅绿色晶体析出
6.硫酸亚铁铵(NH4)2SO4•FeSO4•6H2O是一种重要化学试剂,可以用除去锌镀层的铁片来制取硫酸亚铁铵,流程如下:
(1)确定锌镀层被除去的标志是;
(2)操作Ⅱ是。
(3)A物质可以为(填编号)。
a.CuCl2
b.CuO
c.Cu(NO3)2
d.CuSO4
B物质的成分为。
(4)加少量硫酸调节pH为
1~2的目的是。
(5)用无水乙醇洗涤潮湿的硫酸亚铁铵晶体是为了除去晶体表面残留的水分,不用加热烘干的原因是。
(1)锌、铁和盐酸构成原电池,锌易失电子而作负极,构成原电池负极金属加速被腐蚀,当锌完全反应后,铁和稀盐酸不能构成原电池,则反应速率降低,所以可以根据生成气体的反应速率判断锌镀层是否已被除去;
反应速率突然减小或铁片表面生成的气泡突然减少;
(2)分离固体和溶液的方法是过滤,
过滤;
(3)加入的物质或与稀硫酸反应后的物质能与铁反应且不引进新的杂质离子,ac能引进新的杂质离子,bd
不能引进新的杂质离子,故选bd;
加入少量A,A中含有铜离子,铜离子和铁反应生成铜,铜、铁和酸能构成原电池,从而加快铁与稀硫酸的反应速率,所以B为Fe和Cu;
bd,Fe和Cu;
(4)加少量硫酸调节pH为1~2的目的是抑制
Fe2+、NH4+水解;
抑制Fe2+、NH4+水解;
(5)如果采用加热的方法制取硫酸亚铁铵,加热过程中,硫酸亚铁铵易失水,且亚铁离子易被氧气氧化,从而得不到硫酸亚铁铵晶体;
避免加热过程中晶体受热分解失去结晶水或被空气氧化。
(1)反应速率突然减小或铁片表面生
成的气泡突然减少;
(2)过滤;
(3)bd,Fe和Cu;
(4)抑制Fe2+、NH4+水解;
(5)避免加热过程中晶体受热分解失去结晶水或被空气氧化。
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