Question

（11分）FeSO₄是一种精细化工产品，可用于治疗缺铁性贫血、制革、木材防腐等。制备步骤：①将3mol·L^-1硫酸加入铁粉里，微热，搅拌使其充分反应；②趁热过滤；③在50℃左右蒸发、结晶，得到晶体——绿矾（FeSO₄·7H₂O）。回答下列问题：

（1）制备FeSO₄溶液时一般不用较浓硫酸而用3mol·L^-1硫酸的原因是___________，反应时要求铁粉过量的理由是__________。

（2）检验步骤①所得溶液中金属阳离子的方法是_________。

（3）步骤②趁热过滤的原因是__________。

（4）在空气中加热绿矾，固体质量与温度变化曲线如下图：

a曲线对应的反应化学方程式为____________。

c曲线对应的物质化学式为_________。

Answer

（1）产生SO2，污染环境（2分） 防止生成Fe3+（1分）；

（2）取少量待测液于试管中，加入KSCN溶液，无明显变化，再滴加少量氯水溶液变红色（或用NaOH溶液或K3[Fe(CN)6]溶液检验，叙述合理均可得分）（2分）；

（3）防止硫酸亚铁结晶析出造成损失（2分）；

（4）FeSO4·7H2OFeSO4·4H2O+3H2O（2分）； Fe2O3（2分）。

【解析】

试题分析：（1）制备FeSO4溶液时一般不用较浓硫酸而用3mol·L-1硫酸的原因是浓硫酸有强的氧化性，与铁发生反应，会产生SO2气体，污染环境；反应时要求铁粉过量是由于若铁不足量，反应产生的Fe2+容易被氧化产生Fe3+，Fe过量，产生的Fe3+与过量的Fe发生反应又转化为Fe2+；（2）检验步骤①所得溶液中金属阳离子Fe2+的方法是取少量待测液于试管中，加入KSCN溶液，无明显变化，再滴加少量氯水溶液变红色；或加入NaOH溶液产生白色沉淀，沉淀会迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；（3）FeSO4在水中的溶解度随温度的变化而变化较大，步骤②趁热过滤就可以防止硫酸亚铁结晶析出造成损失；（4）55.6g绿矾的物质的量是n(FeSO4·7H2O)= 55.6g÷278g/mol=0.2mol，其中含有结晶水的质量是0.2mol×7×18g/mol=25.2g，在a段减少的质量是55.6g-44.8g=10.8g，小于25.2g，说明失去的是结晶水，其物质的量是n(H2O)= 10.8g÷18g/mol=0.6mol，即1mol盐失去3mol结晶水，所以得到的物质化学式是FeSO4·4H2O，分解反应方程式是FeSO4·7H2OFeSO4·4H2O+3H2O；在0.2mol盐中含有铁元素的质量是m(Fe)= 0.2mol×56g/mol=11.2g，而在c曲线对应的物质的质量是16.0g，则含有氧元素的质量是16.0g-11.2g=4.8g，其物质的量是n(O)=4.8g÷16g/mol=0.3mol，n(Fe):n(O)=0.2mol:0.3mol=2:3，因此物质的化学式是Fe2O3。

考点：考查离子的检验、化学操作的目的、物质的化学式的推断和反应方程式的书写的知识。