Question

17．FeSO₄•7H₂O是一种重要的食品和饲料添加剂．某工业废渣主要成分是Fe₂O₃，还含有CaCO₃和SiO₂（SiO₂既不溶于水也不溶于稀硫酸）．实验室用此废渣制备FeSO₄•7H₂O的流程如图1：

请根据流程图回答下列问题：
（1）步骤①研磨的目的是增大接触面积，充分反应．
（2）操作②的名称是过滤，所需要的玻璃仪器是：烧杯、玻璃棒和漏斗．
（3）经测定，固体残渣中只含有CaSO₄和SiO₂，你认为实验室能（填“能”或者“不能”）用粉末状的石灰石与稀硫酸反应制二氧化碳．
（4）写出③中发生的化学反应方程式Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑、Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄．
（5）已知硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成如下表：

温度/℃	0	10	30	40[来源：Z+xx+k．Com]	50	60	64	70	80	90
溶解度/g	15.6	20.5	33.0	40.4	48.8	55.0	55.3		50.6	43.7
析出晶体	FeSO4•7H2O							FeSO4•4H2O		FeSO4•H2O

根据上表，硫酸亚铁晶体（FeSO₄•7H₂O）冷却结晶温度最高不超过64℃；待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2-3次．用冰水洗涤的目的是：
Ⅰ除去晶体表面附着的杂质；Ⅱ减少晶体损耗．

Answer 1

分析 （1）根据增大反应物的接触面积，可以加快反应速率进行分析；
（2）根据过滤可以将不溶性固体和液体分离，过滤时需用到的仪器有：烧杯、玻璃棒和漏斗进行分析；
（3）从经测定，滤渣中只含有CaSO₄和SiO₂；说明废渣中的碳酸钙已经完全和稀硫酸反应，生成了二氧化碳气体去分析解答；
（4）根据铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁进行分析；
（5）根据表中的数据可知，64℃硫酸亚铁的溶解度最大进行分析；
从硫酸亚铁的溶解度曲线如图1可以看出：硫酸亚铁的溶解度随温度的升高而增大，冰水的温度低，硫酸亚铁在低温下的溶解度小，可降低洗涤过程中绿矾的溶解而造成的损失去分析解答．

解答 解：（1）增大反应物的接触面积，可以加快反应速率，所以步骤①研磨的目的是：增大接触面积，充分反应；
（2）过滤可以将不溶性固体和液体分离，所以操作②的名称是过滤，过滤时需用到的仪器有：烧杯、玻璃棒和漏斗；
（3）工业废渣主要成分是Fe₂O₃，还含有CaCO₃和SiO₂（既不溶于水也不溶于稀硫酸），加入稀硫酸后，题目中指出：“经测定，滤渣中只含有CaSO₄和SiO₂；”说明废渣中的碳酸钙已经完全和稀硫酸反应，生成了二氧化碳气体；
（4）铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁，化学方程式为：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄；
（5）由表中的数据可知，64℃硫酸亚铁的溶解度最大；
硫酸亚铁的溶解度曲线如图1可以看出：硫酸亚铁的溶解度随温度的升高而增大，用冰水洗涤的目的是一、除去晶体表面附着的溶于水杂质，二、冰水的温度低，硫酸亚铁在低温下的溶解度小，可降低洗涤过程中绿矾的溶解而造成的损失．
故答案为：（1）增大接触面积，充分反应；
（2）过滤，漏斗；
（3）能；
（4）Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，Fe+Fe₂（SO₄）₃=3FeSO₄；
（5）64℃；减少晶体损耗．

点评 块状的石灰石和稀硫酸反应时，由于生成的硫酸钙微溶于水，附着在碳酸钙的表面，阻止了碳酸钙与稀硫酸的进一步接触，使反应停止；而用碳酸钙粉末则增大了与稀硫酸的接触面积，避免上述现象，反应得以进行，故可用碳酸钙粉末和稀硫酸制取二氧化碳气体．