Question

【題目】某興趣小組以廢鐵屑制得硫酸亞鐵銨后，按下列流程制備二水合草酸亞鐵()，進一步制備高純度還原鐵粉。

已知：難溶于水；是二元弱酸，溶于水。

(1)步驟②中H2C2O4稍過量的目的是：_____________________；

(2)步驟②中得到FeC2O4.2H2O的離子反應方程式為：_________________________。

(3)實現步驟④，必須在 ______(填儀器名稱)中進行，該步驟發(fā)生的化學反應方程式為：______________

(4)為實現步驟⑤，不宜用碳粉直接還原Fe2O3，理由是________________________。

(5)若將固體放在一個可稱出質量的容器內加熱，( Mr=180)首先逐步失去結晶水，溫度繼續(xù)升高時.(Mr=144)會逐漸轉變?yōu)殍F的各種氧化物。稱取18.00g，持續(xù)加熱，剩余固體的質量隨溫度變化的部分數據如下表(其中450℃以前是隔絕空氣加熱，450℃以后是在空氣中加熱)：

溫度/℃	25	150	300	350	400	450	500	600	700	800
固體質量/g	18.00	16.20	14.40	14.40	7.20	7.20	8.00	8.00	7.73	7.73

根據上述數據計算并推斷：150℃剩余的固體物質是________________(填化學式，下同)；800℃剩余的固體物質是________________。

Answer 1

【答案】使沉淀完全，從而提高產率 Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O+2H+ 坩鍋 4FeC2O42H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O 接觸面積小，反應不完全；產生鐵粉中會混有雜質碳粉 FeC2O42H2O Fe2O3

【解析】

硫酸亞鐵銨晶體溶解于水，加入過量的草酸，生成的草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O）難溶于水，可通過抽濾、洗滌并干燥獲得，將所得晶體在空氣中灼燒，得純氧化鐵（Fe2O3），再用CO還原氧化鐵得到還原鐵粉，以此分析解答。

(1) 步驟②H2C2O4稍過量，最主要的作用是將溶液里的Fe2+完全轉化為草酸亞鐵晶體，提高原料利用率，

故答案為：使沉淀完全，從而提高產率；

(2)步驟②中得到FeC2O42H2O的離子反應方程式為：Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O+2H+，

故答案為：Fe2++H2C2O4+2H2O=FeC2O42H2O+2H+；

(3) 固體灼燒需要在坩堝內進行；草酸亞鐵和O2灼燒時發(fā)生反應的化學方程式為4FeC2O42H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O，

故答案為：坩堝；4FeC2O42H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O；

(4) 步驟⑤選用碳粉還原Fe2O3，為固體間的反應，接觸面積小，反應不完全；多余的碳粉會影響鐵粉的純度，

故答案為：接觸面積小，反應不完全；產生鐵粉中會混有雜質碳粉；

(5)根據題給信息，450℃以前是隔絕空氣加熱，分析表中的數據可知，18.00g變?yōu)?4.40g 時，表明：300℃時，結晶水已全部失去，而150℃剩余的固體物質質量為14.40g <16.20g<18.00g，說明FeC2O42H2O沒有分解完全，還有FeC2O42H2O剩余；

450℃以后是在空氣中加熱，據鐵元素守恒：6FeO→2Fe3O4→3Fe2O3
6×72：2×232：3×160=72：77.3：80
即72：77.3：80≈7.20：7.73：8.00，固體質量的變化趨勢與表中提供的數據一致，故800℃剩余的固體物質為：Fe2O3；

故答案為：FeC2O42H2O；Fe2O3。