Question

某同學創新設計制備氫氧化亞鐵的實驗方案：
（一）查閱資料
資料1：乙醇不與氫氧化鈉或硫酸亞鐵反應；乙醇與水互溶，氫氧化鈉能溶于乙醇；硫酸亞鐵在乙醇中的溶解度比在水中的溶解度小．氮氣不能與銅反應．
資料2：幾種含鐵物質的顏色

化學式	Fe	FeO	Fe2O3	Fe3O4	Fe（OH）2	Fe（OH）3
顏色	銀白色	黑色	紅色	黑色	白色	紅褐色

（二）實驗步驟及現象
①取少量的新制硫酸亞鐵晶體于大試管中，向其中加入5mL熱蒸餾水，使之充分溶解，然后向其中慢慢加入10mL無水乙醇，這時會發現溶液中有小氣泡逸出，靜置，直到無小氣泡冒出為止．
②另取一支試管，向其中加入半藥匙固體氫氧化鈉，然后向其中加入5mL無水乙醇，充分溶解后靜置．
③用長膠頭滴管吸取新配制的氫氧化鈉的乙醇溶液，伸入硫酸亞鐵溶液中，慢慢地擠壓橡膠頭，連續吸取幾次，使之充分反應，靜置片刻，這時在試管底會有大量的白色凝乳狀溶膠沉降．
④小心地倒去上層溶液，再向試管中加入3mL無水乙醇洗滌，連續洗滌兩三次，這時白色的凝乳狀溶膠會變成白色固體，然后倒在濾紙上使乙醇充分揮發，便得到白色固體粉末．
（1）為避免硫酸亞鐵在溶于水的過程中被氧化，通常可以向溶液中加入

 

．向硫酸亞鐵溶液中慢慢加入無水乙醇時，產生氣泡的原因是

 

．某同學制備無水乙醇的方法是向無水乙醇（含乙醇的質量分數為99.5%以上）中加入一定量的氯化鈣，然后蒸餾得到無水乙醇，你認為此方法能否得到無水乙醇？

 

（填“能”或“否”）．
（2）預測上述白色固體的成分可能是

 

，保持白色的主要原因是

 

．
（3）寫出生成白色沉淀的化學方程式：

 

．
（三）探究產物成分
Ⅰ利用如圖所示裝置檢驗白色粉末的性質：

先通入氮氣排盡裝置內的空氣后，繼續通入氮氣，然后加熱硬質試管，觀察到無水硫酸銅逐漸變成藍色；硬質試管里的白色固體粉末逐漸變成黑色；銅網沒有明顯的顏色變化．當白色固體粉末全部變成黑色粉末時，停止加熱，繼續通入氮氣至硬質試管冷卻．
Ⅱ．待冷卻后，取適量黑色粉末溶于少量的稀鹽酸中，黑色粉末溶解，溶液呈淺綠色，不產生氣泡．
Ⅲ．取Ⅱ中的溶液于試管中，滴加酸性高錳酸鉀溶液，溶液的紫色褪去．
（4）實驗1中，氮氣的作用是

 

，銅網的作用是

 

．
（5）證明白色固體粉末中含有+2價鐵的實驗現象為

 

：寫出符合要求的方程式：

 

．
屬于分解反應的化學方程式：

 

；屬于氧化還原反應的離子方程式：

 

（6）某同學在上述實驗的基礎上，增加了一個實驗確認白色固體中不含+3價鐵，設計的實驗可能是

 

．

Answer 1

分析：（二）（1）氫氧化亞鐵的制備一定要隔絕空氣，氫氧化亞鐵易被氧氣氧化為氫氧化鐵，要制取無水酒精，需要在95%的酒精中再加入干燥劑（如無水氯化鈣），脫水后可制得99%以上的無水酒精；
（2）氫氧化亞鐵是一種白色的固體，被氧化后成為紅褐色的氫氧化鐵；
（3）硫酸亞鐵可以和氫氧化鈉發生復分解反應得到氫氧化亞鐵白色沉淀；
（三）（4）根據實驗裝置和實驗目的來確定氮氣以及銅網的作用；
（5）亞鐵離子可以和氫氧根離子反應生成白色沉淀氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵易被氧化為氫氧化鐵，根據化學反應的特征來確定所屬的反應類型；
（6）根據三價鐵離子可以和硫氰化鉀反應生成血紅色溶液來回答．

解答：解：（二）（1）氫氧化亞鐵的制備一定要隔絕空氣，因為氫氧化亞鐵易被氧氣氧化為氫氧化鐵，硫酸亞鐵溶液中慢慢加入無水乙醇可以防止亞鐵離子被氧化，要制取無水酒精，需要在95%的酒精中再加入干燥劑（如無水氯化鈣），脫水后可制得99%以上的無水酒精，故答案為：無水乙醇；溶液中溶解有一定量的空氣；能；
（2）硫酸亞鐵和氫氧化鈉發生反應生成的氫氧化亞鐵是一種白色的固體，可以被氧化后成為紅褐色的氫氧化鐵，加入乙醇可以防止被氧化，
故答案為：氫氧化亞鐵；隔絕了空氣防止將其氧化；
（3）硫酸亞鐵可以和氫氧化鈉發生復分解反應得到氫氧化亞鐵白色沉淀，即FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄；故答案為：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄；
（三）（4）根據實驗裝置和實驗目，結合題目信息內容，確定氮氣的作用是排除裝置中的空氣，放一個銅網可以防止生成的固體將導管堵塞，
故答案為：排盡裝置內的空氣；防止生成的固體將試管堵塞；
（5）亞鐵離子可以和氫氧根離子反應生成白色沉淀氫氧化亞鐵，氫氧化亞鐵易被氧化為氫氧化鐵，檢驗亞鐵離子的方法是：取固體物質溶于水，向其中加入氫氧化鈉溶液，如果出現白色沉淀，然后變為灰綠色，最終變為紅褐色，證明含有亞鐵離子，發生的反應為：FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄、4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃，前者屬于復分解反應，后者是氧化還原反應，
故答案為：取固體物質溶于水，向其中加入氫氧化鈉溶液，如果出現白色沉淀，然后變為灰綠色，最終變為紅褐色，證明含有亞鐵離子；FeSO₄+2NaOH=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄；4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O=4Fe（OH）₃；
（6）三價鐵離子可以和硫氰化鉀反應生成血紅色溶液，故答案為：向白色固體制成的溶液中加入KSCN溶液，不變紅色．

點評：本題是一道關于氫氧化亞鐵的制備知識的綜合實驗考查題，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度大．