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(FeC2O4·2H2O)，進(jìn)一步制備高純度還原鐵粉。

已知：FeC2O4·2H2O難溶于水，150℃開始失結(jié)晶水；H2C2O4易溶于水，溶解度隨溫度升高而增大。

請(qǐng)回答：

（1）下列操作或描述正確的是__________。

A.步驟②，H2C2O4稍過量主要是為了抑制Fe2+水解

B.步驟③，采用熱水洗滌可提高除雜效果

C.步驟③，母液中的溶質(zhì)主要是(NH4)2SO4 和H2C2O4

D.步驟③，如果在常壓下快速干燥，溫度可選擇略高于100℃

（2）如圖裝置，經(jīng)過一系列操作完成步驟③中的抽濾和洗滌。請(qǐng)選擇合適的編號(hào)，按正確的操作順序補(bǔ)充完整(洗滌操作只需考慮一次)：

開抽氣泵→a→b→d→_________→c→關(guān)抽氣泵

a.轉(zhuǎn)移固液混合物； b.關(guān)活塞A； c.開活塞A； d.確認(rèn)抽干； e.加洗滌劑洗滌。

（3）稱取一定量的FeC2O4·2H2O試樣，用硫酸溶解，采用KMnO4滴定法測(cè)定，折算結(jié)果如下：

n (Fe2+)/mol	n (C2O42－)/mol	試樣中FeC2O4·2H2O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
9.80×10－4	9.80×10－4	0.980

由表中數(shù)據(jù)推測(cè)試樣中最主要的雜質(zhì)是___________

（4）實(shí)現(xiàn)步驟④必須用到的兩種儀器是_________(供選儀器：a.燒杯；b.坩堝；c.蒸餾燒瓶；d.高溫爐；e.表面皿；f.錐形瓶)；該步驟的化學(xué)方程式是______________________。

（5）為實(shí)現(xiàn)步驟⑤，不宜用碳粉還原Fe2O3，理由是________________。

Answer 1

【答案】BD c→e→b→d (NH4)2SO4 bd 4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O 用炭粉還原會(huì)進(jìn)雜質(zhì)

【解析】

硫酸亞鐵銨晶體溶解于水，為保證Fe2+完全反應(yīng)，同時(shí)防止Fe2+被氧化，需要加入過量的草酸，生成的草酸亞鐵晶體（FeC2O4·2H2O）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，據(jù)此解答。

硫酸亞鐵銨晶體溶解于水，為保證Fe2+完全反應(yīng)，同時(shí)防止Fe2+被氧化，需要加入過量的草酸，生成的草酸亞鐵晶體（FeC2O4·2H2O）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；

（1）A項(xiàng)，步驟①溶解酸化后溶液已呈酸性，故步驟②時(shí)H2C2O4稍過量的主要目的不是酸化抑制Fe2+水解，而是保證Fe2+完全轉(zhuǎn)化為草酸亞鐵晶體，同時(shí)防止Fe2+被氧化，提高原料利用率，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；

B項(xiàng)，步驟③，采用熱水洗滌可提高草酸的溶解度，提升除雜效果，故B項(xiàng)正確；

C項(xiàng)，酸化和加入稍過量的H2C2O4后，發(fā)生反應(yīng)(NH4)2Fe(SO4)2+ H2C2O4+2H2O= FeC2O4·2H2O↓+(NH4)2SO4+H2SO4,故母液中的溶質(zhì)主要有(NH4)2SO4、H2SO4和H2C2O4,故C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D項(xiàng)，根據(jù)題給信息，FeC2O4·2H2O 在150℃開始失結(jié)晶水，故略高于100℃不影響產(chǎn)物的成分，為使FeC2O4·2H2O快速干燥，可使溫度高于100℃，但須低于150℃，故D項(xiàng)正確；

綜上所述，本題正確答案為BD。

（2）抽濾完成后，需要洗滌晶體，故應(yīng)該先打開活塞A，使吸濾瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)回升，然后添加洗滌劑，待洗滌劑緩慢通過晶體后關(guān)閉活塞A，再次確認(rèn)抽干，打開活塞A防止發(fā)生倒吸，最后關(guān)閉氣泵，正確的順序?yàn)殚_抽氣泵→轉(zhuǎn)移固液混合物→關(guān)活塞A→確認(rèn)抽干→關(guān)活塞A→確認(rèn)抽干→開活塞A→關(guān)抽氣泵，

故答案為：c→e→b→d；

（3）由圖表數(shù)據(jù)可知，溶液中已知Fe2+和C2O42-的濃度滿足電荷守恒，說(shuō)明雜質(zhì)中不存在Fe2+或C2O42-，那雜質(zhì)只能是反應(yīng)的另一種生成物(NH4)2SO4。

故答案為：(NH4)2SO4；

（4）固體灼燒需要在坩堝內(nèi)進(jìn)行，則所需要的儀器有坩堝及加熱所需的高溫爐，用到的兩種儀器是bd；草酸亞鐵和O2灼燒時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O 。

故答案為：bd；4FeC2O4·2H2O+3O22Fe2O3+8CO2+8H2O ；

（5）步驟⑤選用碳粉還原Fe2O3，多余的碳粉會(huì)影響鐵粉的純度。

故答案為：用炭粉還原會(huì)引進(jìn)雜質(zhì)。