Question

【題目】某活動小組利用廢鐵屑（含少量S等元素）為原料制備三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體并測定其組成。實驗一：制備硫酸亞鐵銨。小組同學(xué)設(shè)計如圖所示裝置（夾持儀器略去）。

稱取一定量的廢鐵屑于錐形瓶中，加入適量的稀硫酸，在通風(fēng)櫥中置于50～60℃熱水浴中加熱，充分反應(yīng)。待錐形瓶中溶液冷卻后加入氨水，攪拌使其反應(yīng)完全，制得淺綠色懸濁液。

（1）廢鐵屑在使用前需要用熱的飽和碳酸鈉溶液進行洗滌，目的是______________________________。

（2）在實驗中選擇50～60℃熱水浴的原因是___________________________，溶液的作用是________________________。

（3）若要確保獲得淺綠色懸濁液，實驗過程應(yīng)注意的是___________（填字母）。

a．保持鐵屑過量 b．控制溶液呈強酸性 c．持續(xù)升高溫度

實驗二：制備三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體。

實驗小組用實驗一錐形瓶中的懸濁液設(shè)計以下實驗流程制備三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體。

（4）寫出步驟Ⅰ生成黃色沉淀的化學(xué)方程式：____________________。

（5）小組同學(xué)準(zhǔn)確稱取了mg廢鐵屑，經(jīng)過以上步驟（假設(shè)過程中鐵沒有損失）得到三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體并配制成了250mL溶液，取25mL該溶液于錐形瓶中，加入硫酸溶液15mL，滴入二苯胺磺酸鈉作指示劑，用的標(biāo)準(zhǔn)液滴定至紫紅色，進行了三次平行實驗，平均消耗標(biāo)準(zhǔn)液，已知在酸性介質(zhì)中被還原為，則廢鐵屑中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________（用相關(guān)字母表示）。

Answer 1

【答案】除去廢鐵屑上的油污 使受熱均勻，加快反應(yīng)速率，防止溫度過高，氨水揮發(fā)過多，原料利用率低（答案合理即可） 吸收氨氣、硫化氫等雜質(zhì)氣體，防止污染空氣 AB

【解析】

（1）熱的飽和碳酸鈉溶液呈堿性，洗滌是為了去除鐵屑上的油污；

（2）水浴加熱的目的是控制溫度，加快反應(yīng)的速率，同時防止溫度過高，氨水揮發(fā)過多，原料利用率低。

由于廢鐵屑中含有含S元素的物質(zhì)，加入稀硫酸，會產(chǎn)生硫化氫等有毒氣體，不能向空氣中排放；

（3）由于易被氧化，所以為防止其被氧化，鐵屑應(yīng)過量，同時為抑制的水解，所以溶液要保持強酸性;

（4）步驟Ⅰ為硫酸亞鐵銨晶體與飽和草酸溶液反應(yīng)生成黃色沉淀（FeC2O4·2H2O），據(jù)此寫出化學(xué)方程式；

（5）根據(jù)方程式3C2O42－+14H＋+Cr2O72－=2Cr3＋+6CO2↑+7H2O進行計算，利用電子守恒可知：，先求出，在三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體中，，求出，再求鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（1）廢鐵屑使用熱的飽和碳酸鈉溶液洗滌是為了去除鐵屑上的油污；

（2）水浴加熱的目的是控制溫度，加快反應(yīng)的速率，同時防止溫度過高，氨水揮發(fā)過多，原料利用率低。

由于廢鐵屑中含有含S元素的物質(zhì)，加入稀硫酸，會產(chǎn)生硫化氫等有毒氣體，不能向空氣中排放；同時氨水易揮發(fā)，因此高錳酸鉀溶液吸收這些氣體，防止污染空氣。

（3）由于易被氧化，所以為防止其被氧化，鐵屑應(yīng)過量，同時為抑制的水解，所以溶液要保持強酸性，故選ab;

（4）步驟Ⅰ為硫酸亞鐵銨晶體與飽和草酸溶液反應(yīng)生成黃色沉淀（FeC2O4·2H2O），化學(xué)方程式為（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O+H2C2O4=FeC2O4·2H2O↓+（NH4）2SO4+H2SO4+4H2O；

（5）根據(jù)方程式3C2O42－+14H＋+Cr2O72－=2Cr3＋+6CO2↑+7H2O進行計算，利用電子守恒可知：，，所以，，在三草酸合鐵（Ⅲ）酸鉀晶體中，，所以：，鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。