Question

绿矾（FeSO₄?7H₂O）是一种重要的食品和饲料添加剂．资料显示，硫酸亚铁在不同温度下的溶解度以及析出晶体的组成均不同．

温度（℃）	0	10	30	50	56.7		60	64		70	80	90
溶解度（g/100g水）	14.0	17.0	25.0	33.0	35.2		35.3	35.6		33.3	30.5	27.0
析出晶体	FeSO4?7H2O					FeSO4?4H2O			FeSO4?H2O

在实验室里可以通过下列流程用废铁屑制备绿矾：

完成下列填空：
（1）使用Na₂CO₃（aq）作前期处理时，需要采取的措施是

 

．
A、冷却一段时间     B、常温放置一段时间      C、加热保温一段时间
（2）试剂a是

 

． 酸溶时，当看到

 

现象时应停止加热，并趁热过滤，所得滤渣中一定含有的物质是

 

．
（3）利用如图装置对所获产品（FeSO₄?nH₂O）中结晶水的含量进行测定．

在称量C中的硬质玻璃管（82.112g）、装入晶体后的硬质玻璃管（86.282g）、D的质量（78.368g）后，实验步骤如下：

步骤I的目的是

 

；操作甲是

 

，操作丙是

 

（填写编号）．
a、关闭K₁      b、熄灭酒精灯      c、冷却到室温       d、烘干
（4）步骤 IV称得此时C中硬质玻璃管的质量为84.432g，D的质量为80.474g．产品硫酸亚铁晶体（FeSO₄?nH₂O）中n=

 

；相对误差为

 

．产生误差的可能原因是：

 

、

 

（选写2条）．

Answer 1

考点：制备实验方案的设计,物质分离和提纯的方法和基本操作综合应用

专题：实验设计题

分析：（1）碳酸钠溶液为碱性溶液，能够除去油污，且加热促进碳酸钠水解，碱性增强；
（2）要制备硫酸亚铁，所以要用稀硫酸溶解铁屑，为了防止亚铁离子被氧化，Fe不能全部消耗；
（3）二价铁易被氧化，所以要先通二氧化碳排尽装置中的氧气；然后点燃酒精灯加热；充分加热后，熄灭酒精灯，继续通二氧化碳，待冷却到室温，关闭K₁停止通二氧化碳，最后称量固体的质量；
（4）根据已知数据求出水的质量和晶体的质量，根据二者的物质的量关系求出n；根据影响测定的水的质量的因素分析．

解答： 解：（1）碳酸钠溶液为碱性溶液，能够除去油污，且加热促进碳酸钠水解，碱性增强，去油污的能力增强，所以碳酸钠溶液要加热保温一段时间；
故答案为：洗油污；促进水解；
（2）要制备硫酸亚铁，所以要用稀硫酸溶解铁屑，为了防止亚铁离子被氧化，Fe不能全部消耗，则加入稀硫酸时当溶液中气泡较少时即停止加硫酸，防止Fe被耗尽；由于Fe有剩余，则过滤时滤渣中一定含有Fe；
故答案为：稀硫酸；溶液中气泡较少时；Fe；
（3）二价铁易被氧化，所以要先通二氧化碳排尽装置中的氧气；然后点燃酒精灯加热；充分加热后，熄灭酒精灯，继续通二氧化碳，待冷却到室温，关闭K₁停止通二氧化碳，最后称量固体的质量；
故答案为：排尽装置中的空气，防止硫酸亚铁被氧化；b；a；
（4）通过以上数据得出，晶体质量为86.282g-82.112=4.170g，加热完全分解后剩余固体的质量为84.432g-82.112=2.320g，
所以

18n

152

=

4.170-2.320

2.320

，解得n=6.734；
相对误差为

6.734-7

7

×100%=-3.8%；
求出的n的值比实际的值偏小，说明测量的水的质量偏小，①加热时间过短，结晶水未完全失去、②冷却结晶时，可能在56.7℃以上有晶体析出，则获得、③未进行恒重操作等均会使测量的水的质量偏小；
故答案为：6.734；-3.8%；加热时间过短，结晶水未完全失去、冷却结晶时，可能在56.7℃以上有晶体析出．

点评：本题考查较为综合，涉及化学实验方案的评价以及相关计算等知识，侧重于学生的分析能力、实验能力、计算能力的考查，注意相关基础知识的积累，难度中等．