Question

硫酸亚铁晶体(FeSO₄•7H₂O)在医药上作补血剂。工业上由废铁生产FeSO₄•7H₂O的一种流程如图：

(1)步骤Ⅰ的操作前往往需要热碱溶液冲洗，其目的是_____。

(2)步骤Ⅰ加入稀硫酸的量不能过量的原因是_____。步骤Ⅱ加入稀硫酸的目的是_____。

(3)步骤Ⅲ从硫酸亚铁溶液中获得碱酸亚铁晶体(FeSO₄•7H₂O) 的实验操作为_____、_____、_____。烘干操作需在低温条件下进行，原因是_____。

(4)取27.8g FeSO₄•7H₂O加热至不同温度，剩余固体的质量变化如上图所示。分析数据，90℃残留物的化学式是_____。440℃～470℃时固体物质发生反应的化学方程式是_____，做出这一判断的依据是_____。

Answer

除去废铁表面的油污 确保生成物全部都是硫酸亚铁 防止亚铁离子水解 蒸发浓缩 冷却结晶 过滤洗涤 低温条件下蒸发浓缩，降低烘干的温度，防止FeSO4•7H2O分解失去部分结晶水 FeSO4•H2O 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 剩余固体是8g，为Fe2O3，根据氧化还原反应规律推断铁元素化合价升高，必有元素化合价降低，则有生成SO2，由质量守恒定律得出化学反应

【解析】

废铁含有碳以及其它金属杂质，加入热碱溶液冲洗，可除去表面的油污，加入稀硫酸，使铁全部转化为硫酸亚铁，并过滤，在滤液中加入稀硫酸可防止亚铁离子水解，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤得到FeSO4•7H2O，27.8g FeSO4•7H2O的物质的量为0.1mol，其中m(FeSO4)＝15.2g，m(H2O)＝12.6g，分解可生成Fe2O3，质量为0.05mol×160g/mol＝8.0g，则由图象可知，A为FeSO4的部分结晶水合物，B为FeSO4，C为Fe2O3，以此解答该题。

(1)步骤Ⅰ的操作前往往需要热碱溶液冲洗，其目的是除去废铁表面的油污，因油脂在碱性条件下水解，烧碱溶液有去油腻的能力，故答案为：除去废铁表面的油污；

(2)步骤Ⅰ加入稀硫酸的量不能过量的原因是确保生成物全部都是硫酸亚铁，避免硫酸过量其它金属杂质与硫酸反应，步骤Ⅱ加入稀硫酸的目的是防止亚铁离子水解，故答案为：确保生成物全部都是硫酸亚铁；防止亚铁离子水解；

(3)步骤Ⅲ从硫酸亚铁溶液中获得碱酸亚铁晶体(FeSO4•7H2O)的实验操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤，烘干操作需在低温条件下进行，原因是低温条件下蒸发浓缩，降低烘干的温度，防止FeSO4•7H2O分解失去部分结晶水，故答案为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤；低温条件下蒸发浓缩，降低烘干的温度，防止FeSO4•7H2O分解失去部分结晶水；

(4)由以上分析可知90℃残留物质量为17.0g，其中m(FeSO4)＝15.2g，n(FeSO4)＝0.1mol，m(H2O)＝1.8g则n(H2O)0.1mol，则化学式为FeSO4•H2O，0.1molFeSO4可生成0.05molFe2O3，质量为0.05mol×160g/mol＝8.0g，440℃～470℃时固体物质为Fe2O3，发生反应的化学方程式是2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑，做出这一判断的依据是剩余固体是8g，为Fe2O3，根据氧化还原反应规律推断铁元素化合价升高，必有元素化合价降低，则有生成SO2，由质量守恒定律得出化学反应，故答案为：FeSO4•H2O；2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑；剩余固体是8g，为Fe2O3，根据氧化还原反应规律推断铁元素化合价升高，必有元素化合价降低，则有生成SO2，由质量守恒定律得出化学反应。