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。小組同學設計如圖所示裝置（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，在通風櫥中置于50～60℃熱水浴中加熱，充分反應。待錐形瓶中溶液冷卻后加入氨水，攪拌使其反應完全，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方程式：____________________。

（5）小組同學準確稱取了mg廢鐵屑，經過以上步驟（假設過程中鐵沒有損失）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，用的標準液滴定至紫紅色，進行了三次平行實驗，平均消耗標準液，已知在酸性介質中被還原為，則廢鐵屑中鐵元素的質量分數為________（用相關字母表示）。

Answer 1

【答案】除去廢鐵屑上的油污 使受熱均勻，加快反應速率，防止溫度過高，氨水揮發過多，原料利用率低（答案合理即可） 吸收氨氣、硫化氫等雜質氣體，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，加快反應的速率，同時防止溫度過高，氨水揮發過多，原料利用率低。

由于廢鐵屑中含有含S元素的物質，加入稀硫酸，會產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生成黃色沉淀（FeC2O4·2H2O），據此寫出化學方程式；

（5）根據方程式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，再求鐵的質量分數。

（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，加快反應的速率，同時防止溫度過高，氨水揮發過多，原料利用率低。

由于廢鐵屑中含有含S元素的物質，加入稀硫酸，會產生硫化氫等有毒氣體，不能向空氣中排放；同時氨水易揮發，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生成黃色沉淀（FeC2O4·2H2O），化學方程式為（NH4）2SO4·FeSO4·6H2O+H2C2O4=FeC2O4·2H2O↓+（NH4）2SO4+H2SO4+4H2O；

（5）根據方程式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：，鐵的質量分數。