Question

黄钠铁矾[NaFe_x（SO₄）_y（OH）_z]是一种高效净水剂。

Ⅰ、黄钠铁矾的制备：

用废铁屑（主要成分为Fe，含少量Fe₂O₃和FeCO₃）制备黄钠铁矾的主要流程如下图所示

（1）酸溶前将废铁屑研磨成粉末的目的是_____。

（2）酸溶时，H₂SO₄除了与Fe、FeCO₃反应外，还发生反应的化学方程式_____和Fe+Fe₂（SO）₄＝3FeSO_4.酸溶后所得的混合溶液中一定含有的溶质有_____（填化学式）。

Ⅱ、黄钠铁矾组成的探究：用下图所示的装置对黄钠铁矾进行热分解实验

（查阅资料）

（1）NaFe_x（SO₄）_y（OH）_z在T℃时分解生成H₂O（气态）、SO₃（气态），并得到Fe₂O₃和Na₂SO₄；

（2）无水氯化钙不能吸收SO₃，浓硫酸可用于吸收SO₃；

（3）碱石灰是氢氧化钠和生石灰的混合物。

（实验步骤）

（1）装配好实验装置，_____。

（2）向A装置中加入4.85g黄钠铁矾，装配好实验装置，通入一段时间N₂。

（3）停止通入N₂，对A中固体加热，控制温度在T℃。

（4）待反应完全后，继续通入一段时间N₂。

（5）将A装置中的残留固体溶于足量水，过滤、洗涤、烘干得2.40g固体，将滤液蒸干得0.71g固体（不含结晶水）。

（实验结论）

（1）假设实验条件下反应生成的气态物质能全部被相应装置吸收，若实验后测得B装置质量增加0.54g，则C装置质量增加_____g。

（2）若NaFe_x（SO₄）_y（OH）_z，中y=2，则黄钠铁矾的化学式为_____。

（实验反思）

（1）加热后需通入一段时间N₂，其目的是_____。

（2）该实验中D装置的作用为_____。

Answer

增大反应物的接触面积，使反应更快、更充分 3H2SO4+Fe2O3=Fe2（SO4）3+3H2O FeSO4、H2SO4 检查装置气密性 1.2 NaFe3（SO4）2（OH）6 将A装置中生成的气体全部排出并被充分吸收 吸收空气中的水蒸气

【解析】

Ⅰ（1）废铁屑成粉末后，增加与酸的接触面积，从而使反应速率加快，利用反应充分进行；

（2）氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，化学方程式3H2SO4+Fe2O3=Fe2（SO4）3+3H2O；铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，碳酸亚铁与硫酸反应生成硫酸亚铁、水和二氧化碳，而硫酸铁与铁反应生成硫酸亚铁，酸溶后所得的混合溶液中一定含有的溶质还有剩余未反应的硫酸；

Ⅱ（1）反应中有气体参与反应，装配好实验装置，需要检查装置气密性；

[实验结论]

（1）无水氯化钙不能吸收SO3，浓硫酸可用于吸收SO3，所以装置A中质量的减少量是水和三氧化硫的总量，其中水被装置B吸收，三氧化硫被装置C吸收，根据质量守恒定律，剩余C中质量增加=4.85g-2.4g-0.71g-0.54g=1.2g。

（2）剩余固体为氧化铁，其中含有铁元素质量=2.4g××100%＝1.68g，B中增加是水的质量，含有氢元素质量=0.54g××100%＝0.06g，蒸发剩余固体为硫酸钠，含有硫元素质量=0.71g××100%＝0.16g，而C中含有三氧化硫质量，其中含有硫元素质量=1.2g××100%＝0.48g，硫元素总质量=0.16g+0.48g=0.64g，所以含有铁原子个数：氢原子个数：硫原子个数=：：=0.03：0.06：0.02=3：6：2，而根据化学式可知x：y：z=3：2：6，而y=2，所以x=3，z=6，所以化学式为NaFe3（SO4）2（OH）6；

[实验反思]

（1）氮气化学性质稳定，为了保证内部残留的气体被全部吸收，避免引起实验误差，所以通入氮气，将内部残留气体全部排出，使充分吸收；

（2）浓硫酸除了可以吸收三氧化硫，还可以吸收水蒸气，因此避免空气中水蒸气影响质量变化，增加D装置过滤空气，吸收其中的水蒸气；