Question

【題目】FeSO4是一種精細化工產品，可用于治療缺鐵性貧血、制革、木材防腐等。制備步驟：①將3mol·L-1硫酸加入鐵粉里，微熱，攪拌使其充分反應；②趁熱過濾；③在50℃左右蒸發、結晶，得到晶體——綠礬（FeSO4·7H2O）。回答下列問題：

（1）制備FeSO4溶液時一般不用較濃硫酸而用3mol·L-1硫酸的原因是___________，反應時要求鐵粉過量的理由是__________。

（2）檢驗步驟①所得溶液中金屬陽離子的方法是_________。

（3）步驟②趁熱過濾的原因是__________。

（4）在空氣中加熱綠礬，固體質量與溫度變化曲線如下圖：

a曲線對應的反應化學方程式為____________。

c曲線對應的物質化學式為_________。

Answer 1

【答案】產生SO2，污染環境 防止生成Fe3+ 取少量待測液于試管中，加入KSCN溶液，無明顯變化，再滴加少量氯水溶液變紅色（或用NaOH溶液或K3[Fe(CN)6]溶液檢驗，敘述合理均可得分） 防止硫酸亞鐵結晶析出造成損失 FeSO4·7H2OFeSO4·4H2O+3H2O Fe2O3

【解析】

（1）制備FeSO4溶液時一般不用較濃硫酸而用3mol·L-1硫酸的原因是濃硫酸有強的氧化性，與鐵發生反應，會產生SO2氣體，污染環境；反應時要求鐵粉過量是由于若鐵不足量，反應產生的Fe2+容易被氧化產生Fe3+，Fe過量，產生的Fe3+與過量的Fe發生反應又轉化為Fe2+；

（2）檢驗步驟①所得溶液中金屬陽離子Fe2+的方法是取少量待測液于試管中，加入KSCN溶液，無明顯變化，再滴加少量氯水溶液變紅色；或加入NaOH溶液產生白色沉淀，沉淀會迅速變為灰綠色，最后變為紅褐色；

（3）FeSO4在水中的溶解度隨溫度的變化而變化較大，步驟②趁熱過濾就可以防止硫酸亞鐵結晶析出造成損失；

（4）55.6g綠礬的物質的量是n(FeSO4·7H2O)= 55.6g÷278g/mol=0.2mol，其中含有結晶水的質量是0.2mol×7×18g/mol=25.2g，在a段減少的質量是55.6g-44.8g=10.8g，小于25.2g，說明失去的是結晶水，其物質的量是n(H2O)= 10.8g÷18g/mol=0.6mol，即1mol鹽失去3mol結晶水，所以得到的物質化學式是FeSO4·4H2O，分解反應方程式是FeSO4·7H2OFeSO4·4H2O+3H2O；在0.2mol鹽中含有鐵元素的質量是m(Fe)= 0.2mol×56g/mol=11.2g，而在c曲線對應的物質的質量是16.0g，則含有氧元素的質量是16.0g-11.2g=4.8g，其物質的量是n(O)=4.8g÷16g/mol=0.3mol，n(Fe):n(O)=0.2mol:0.3mol=2:3，因此物質的化學式是Fe2O3。