题目

题型：不详难度：来源：

（12分）硫酸亚铁（FeSO₄·7H₂O)是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过如下实验由废铁屑制备FeSO₄·7H₂O晶体：
①将5% Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na₂CO₃溶液，然后将废铁屑用水洗涤2～3遍；②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在50～80 ℃之间至铁屑耗尽；③趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；④待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2～3次，再用滤纸将晶体吸干；⑤将制得的FeSO₄·7H₂O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。
请完成下列问题：
（1）实验步骤①的目的是___________________，加热的作用是
_________________________。
（2）实验步骤②明显不合理，理由是
________________________________________________。
（3）实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，其目的是_________________；
__________________。
（4）经查阅资料后发现，硫酸亚铁在不同温度下结晶可分别得到FeSO₄·7H₂O、FeSO₄·4H₂O和FeSO₄·H₂O。硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和该温度下析出晶体的组成如下表所示（仅在56.7 ℃、64 ℃温度下可同时析出两种晶体）。

硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成

温度/℃	0	10	30	50	56.7	60	64	70	80	90
溶解度/g	14.0	17.0	25.0	33.0	35.2	35.3	35.6	33.0	30.5	27.0
析出晶体	FeSO4·7H2O				FeSO4·4H2O			FeSO4·H2O

请根据表中数据作出硫酸亚铁的溶解度曲线。
（5）若需从硫酸亚铁溶液中结晶出FeSO₄·4H₂O，应控制的结晶温度（t）的范围为________。

答案

（1）除油污 升高温度，溶液碱性增强，去油污能力增强
（2）应该铁屑过量（或反应后溶液中必须有铁剩余），否则溶液中可能有Fe³⁺存在
（3）洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质
用冰水洗涤可降低洗涤过程中FeSO₄·7H₂O的损耗
（4）如图

（5）56.7 ℃<t<64 ℃

解析

(1)Na₂CO₃溶液的主要作用是除去废铁屑表面的油污，因为升高温度，Na₂CO₃的水解程度大，去污能力强，故需加热。
（2）Fe²⁺易被空气中的O₂氧化成Fe³⁺，要保证得到较纯净的FeSO₄·7H₂O晶体，必须在溶解铁屑时保证铁屑过量。
（3）要得到纯净的FeSO₄·7H₂O晶体，在滤出晶体后必须洗涤2～3次，以除去其表面的杂质离子。