Question

用廢鐵屑與稀硫酸反應(yīng)，可制得硫酸亞鐵。在10⁰C和50⁰C時(shí)，F(xiàn)eSO₄在 100 g水中的溶解度分別為20.5 g和 48.6g.常溫下，從溶液中析出的晶體是FeSO₄?7H₂O�，F(xiàn)取 200 ml 0.500 mol／L H₂SO₄溶液，將 8.00 g廢鐵屑加入到上述稀H₂SO₄中，并不斷攪拌，反應(yīng)約 15 min后過(guò)濾。濾液在80℃經(jīng)蒸發(fā)、濃縮，冷卻至10℃后析出FeSO₄?7H₂O晶體。

（1）若加入的廢鐵不是粉狀而是塊狀，對(duì)反應(yīng)的影響是               。

A．會(huì)降低反應(yīng)速率     B．會(huì)減少綠礬產(chǎn)量

C．需要加熱才反應(yīng)     D．將增大反應(yīng)體系的PH值

（2）反應(yīng) 15 min后過(guò)濾，其目的是                    。

（3）濾液中除 FeSO₄和可能未反應(yīng)完全的H₂SO₄外，最可能存在的無(wú)機(jī)雜質(zhì)是      。它是由        而產(chǎn)生的，其檢測(cè)的方法是           。

（4）設(shè) H₂SO₄與鐵完全反應(yīng)，當(dāng)將濾液蒸發(fā)濃縮后，冷卻至 50⁰C時(shí)，溶液的體積約為50.0 ml，該溶液是否達(dá)飽和？試通過(guò)計(jì)算加以說(shuō)明。（50⁰C時(shí)，F(xiàn)eSO₄飽和溶液的密度為1.36 g／cm³）

（5）若要計(jì)算在80⁰C下將溶液蒸發(fā)至體積為70.0 ml，再冷卻至10⁰C時(shí)，所得到的FeSO₄ ?7H₂O的質(zhì)量，你認(rèn)為           （填編號(hào)），并簡(jiǎn)述所選之理由。答           。

    A．前面提供的數(shù)據(jù)已經(jīng)足夠

    B．還需要提供 10⁰C時(shí)飽和溶液的密度： 1.42 g／cm³

    C．還需要提供 80⁰C時(shí)溶液的密度：1.30 g／cm³

    D．還需要提供結(jié)晶后剩余溶液的體積：52.0 ml

 (6)根據(jù)第（5）小題你的選擇項(xiàng)（如選A則直接計(jì)算，如選B、C或D則可選用其數(shù)據(jù)）計(jì)算從10⁰C 50.0 ml溶液中結(jié)晶析出的FeSO₄?7H₂O的質(zhì)量。（本大題計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

（1）AB (2分)（2）除去過(guò)量的鐵屑(1分)（3） Fe₂(SO₄)₃ ；廢鐵屑中含有氧化生成Fe₂O₃（或Fe₃O₄）被H₂SO4溶解生成Fe₂(SO₄)₃。FeSO4被空氣氧化生成Fe₂(SO₄)₃；取少許濾液，加KSCN溶液，觀察溶液是否變血紅色。(3分)

（4）解法一：若反應(yīng)后得到的FeSO4在50℃時(shí)配成飽和溶液，其體積為x則，

x===34.17(mL)<50mL

所以，蒸發(fā)后溶液尚未飽和. (3分)

解法二：若該溶液是飽和的，則其所含的 FeSO4溶質(zhì)的質(zhì)量為y 則

y==50×1.36×==22.24（g）

按題意 H₂SO4完全反應(yīng)得到的 FeSO4的質(zhì)量為：

   0.5 × 200 ×10^-3 ×152 =15.2

因 15.2g＜22.24 g，則溶液尚未達(dá)到飽和.

（5）C；（4）中求證 50℃時(shí)溶液飽和否，涉及溶解度的計(jì)算．用到了1.36 g／cm³

  （50℃時(shí)）的密度數(shù)據(jù)。同理，涉及 80℃時(shí)溶解度的計(jì)算也要用到 80℃時(shí)對(duì)應(yīng)的溶液的密度數(shù)據(jù)。(3分)

 (6）(3分)解法一：

 ①（5）中所給 80℃時(shí) 50.0 ml溶液中含溶劑水的質(zhì)量為：

   50.0ml ×1.30g/cm³―15.2g=49.8g

②設(shè)析出的FeSO4?7H₂O的質(zhì)量為X，則可列出

     =       x=11.0g

解法二：

 10℃，飽和溶液中FeSO4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=×100%=17.0%

則(50.0×1.30-x)×+ x×=15.2

         x=11.0 (g)