Question

（14分）某课外学习小组为探究硫酸亚铁晶体（FeSO₄·7H₂O）制备及影响因素，进行如下实验。

Ⅰ 制取硫酸亚铁溶液

称取一定量铁屑，放入烧瓶中，加入25 mL 3 mol·L^－1 硫酸，用酒精灯加热。

（1）加热一段时间后，发现烧瓶中溶液变黄并产生能使品红溶液褪色的气体。产生该现象的原因是 

（用化学方程式表示）。

（2）制备过程中，铁需过量的原因是             。

Ⅱ 实验改进

该小组同学发现以上实验不完善，查阅资料后，对实验做如下

改进：①反应前通入氮气；②水浴加热，控制温度50～60℃；

③实验中适当补充硫酸调节pH＝2；④增加尾气吸收装置。改进装置如图（夹持和加热装置略去）。

（3）实验中采用水浴加热，除了便于控制温度外，还有的优点是           。

（4）调节pH＝2目的是                         。

（5）下列装置适合尾气吸收的是        （填序号）。

Ⅲ 晶体纯度测定

（6）烧瓶中的溶液经处理得硫酸亚铁晶体。准确称取晶体 0.5000 g置于锥形瓶中，加入10 mL 3 mol·L^－1硫酸溶液和15 mL新煮沸过的蒸馏水进行溶解，立即用0.02000 mol·L^－1高锰酸钾标准溶液滴定，消耗标准溶液体积的平均值为16.90 mL。（已知：5Fe^2＋＋MnO₄^－＋8H^＋＝5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O）

①高锰酸钾标准溶液应盛装在         滴定管（填“酸式”或“碱式”）。

②获得硫酸亚铁晶体的纯度为               。

Answer

（1）2Fe＋6H2SO4（浓）△Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O（其他合理答案给分）（3分）

（2）防止Fe2＋被氧化（2分） （3）均匀受热（2分） （4）抑制Fe2＋的水解（2分）

（5）BC（2分） （6）①酸式（1分） ②93.96%（2分）

【解析】

试题分析：（1）加热一段时间后，发现烧瓶中溶液变黄并产生能使品红溶液褪色的气体，该气体应该是二氧化硫，溶液显黄色，说明有铁离子产生。这说明在加热的条件下硫酸与铁反应生成了硫酸铁、二氧化硫和水，反应的化学方程式为2Fe＋6H2SO4（浓）△Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。

（2）亚铁离子极易被氧化，而铁具有还原性，因此铁过量的目的是防止Fe2＋被氧化。

（3）水浴加热除了便于控制温度外，还有的优点是受热均匀。

（4）在溶液中亚铁离子易水解，溶液显酸性。因此调节pH＝2的目的是控制亚铁离子水解。

（5）二氧化硫易溶于水，直接吸收容易引起液体倒流，所以A装置不正确，BC装置正确，答案选BC。

（6）①高锰酸钾溶液具有强氧化性，因此高锰酸钾标准溶液应盛装在酸式滴定管中。

②消耗0.02000 mol·L－1高锰酸钾的物质的量是0.02000 mol·L－1×0.01690L＝0.000338mol。则根据方程式可知消耗亚铁离子的物质的量是0.000338mol×5＝0.00169mol，因此硫酸亚铁晶体的质量＝0.00169mol×278g/mol＝0.46982g，所以纯度为×100%＝93.96%。

考点：考查硫酸亚铁晶体制备实验方案设计与探究