Question

綠礬（FeSO₄?7H₂O）是治療缺鐵性貧血的特效藥。某學校的化學興趣小組的同學對綠礬進行了如下的探究：

FeSO₄?7H₂O的制備
該化學興趣小組的同學在實驗室通過如下實驗由廢鐵屑（含少量氧化銅、氧化鐵等雜質）制備FeSO₄·7H₂O晶體：
①將5%Na₂CO₃溶液加入到盛有一定量廢鐵屑的燒杯中，加熱數分鐘，用傾析法除去
Na₂CO₃溶液，然后將廢鐵屑用水洗滌2～3遍。
②向洗滌過的廢鐵屑中加入過量的稀硫酸，控制溫度在50～80℃之間至鐵屑耗盡；
③趁熱過濾，將濾液轉入到密閉容器中，靜置、冷卻結晶；
④待結晶完畢后，濾出晶體，用少量冰水洗滌2～3次，再用濾紙將晶體吸干；
⑤將制得的FeSO₄·7H₂O晶體放在一個小廣口瓶中，密閉保存。
請回答下列問題：
（1）實驗步驟①的目的是　　　　　　　　　　　　　。
（2）實驗步驟②明顯不合理，理由是　　　　　　　　　　　　。
（3）為了洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質，實驗步驟④中用少量冰水洗滌晶體，原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 。
（二）探究綠礬（FeSO₄·7H₂O）熱分解的產物
已知SO₃的熔點是16.8°C，沸點是44.8°C，該小組設計如下圖所示的實驗裝置（圖中加熱、夾持儀器等均省略）：

【實驗過程】
①儀器連接后，檢查裝置A與B氣密性；
②取一定量綠礬固體置于A中，通入N₂以驅盡裝置內的空氣，關閉k，用酒精燈加熱硬質玻璃管；
③觀察到A 中固體逐漸變紅棕色，B中試管收集到無色液體，C中溶液褪色；
④待A中反應完全并冷卻至室溫后，取少量反應后固體于試管中，加入硫酸溶解，取少量滴入幾滴KSCN溶液，溶液變紅色；
⑤往B裝置的試管中滴入幾滴BaCl₂溶液，溶液變渾濁。
(4）實驗結果分析
結論1：B中收集到的液體是                  ；
結論2：C中溶液褪色，可推知產物中有                   ；
結論3：綜合分析上述實驗③和④可推知固體產物一定有Fe₂O₃。
【實驗反思】
（5）請指出該小組設計的實驗裝置的明顯不足：                           。
（6）分解后的固體中可能含有少量FeO，取上述實驗④中鹽酸溶解后的溶液少許于試管中，選用一種試劑鑒別，該試劑最合適的是          。
a．氯水和KSCN溶液     b．酸性KMnO₄溶液      c．H₂O₂     d．NaOH溶液

Answer 1

（１）除油污；
（2）應該鐵屑過量（或反應后溶液中必須有鐵剩余），否則溶液中可能有Fe³⁺存在；
（3）用冰水洗滌可降低洗滌過程中FeSO₄·7H₂O的損耗；
（4）H₂SO₄溶液、SO₂；
（5）在C裝置后增加一套尾氣處理裝置； 
（6）b。

試題分析：（1）碳酸鈉溶液與廢鐵屑的成分均不能反應，故只起去油污的作用；（2）結合廢鐵屑的成分和后邊的步驟可知，必須保證鐵有剩余，才能保證溶液中沒有鐵離子；（3）降低溫度，減小綠礬的溶解度；（4）硫酸亞鐵晶體受熱有水蒸汽生成，根據三氧化硫的熔點可知，冰水能將三氧化硫和水液化，在B中反應生成硫酸；C中是生成的二氧化硫使品紅溶液褪色；（5）二氧化硫要進行尾氣處理；（6）固體中有氧化鐵，溶于鹽酸后有三價鐵生成，要想檢驗二價鐵的存在，需利用亞鐵離子的還原性，使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故選b。