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71硫酸亚铁铵的制备课件(苏教版选修6)

发布时间 2020-10-12 21:03

  7.1硫酸亚铁铵的制备课件(苏教版选修6)_理化生_高中教育_教育专区。7.1

  课题1 硫酸亚铁铵的制备 学习目标 1.通过制备实验,进一步了解分离和提纯化合物常 用的一些方法。 2.了解、学习并尝试有关制备实验方案的设计。 3.训练物质的称量、溶解、加热、结晶、抽滤、水 浴加热、倾析法分离或洗涤等操作技能。 4.了解复盐硫酸亚铁铵的制备原理和方法。 课前自主学案 课 课堂互动讲练 题 1 探究整合应用 知能优化训练 课前自主学案 一、实验原理 自主学习 1.硫酸亚铁铵的性质 硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为_浅__绿___色晶 体,商品名为__摩__尔__盐___,是一种_复__盐___,易溶于 水,不溶于_乙__醇___,一般亚铁盐在空气中易被_氧__化___, 形成复盐后就比较稳定。与其他复盐一样,硫酸亚 铁铵在水中的溶解度比组成它的每一种盐FeSO4或 (NH4)2SO4都要_小___ (见下表)。利用这一性质可以 制 取 硫 酸 亚 铁 铵 晶 体 : 将 含 FeSO4 和 (NH4)2SO4 的 溶液__蒸__发__浓__缩___,冷却后结晶可得到硫酸亚铁铵 晶体。 硫酸铵、水合硫酸亚铁、硫酸亚铁铵在水中的溶 解度 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 50 ℃ 70 ℃ (NH4)2SO4 73.0 75.4 78.0 81.0 84.5 91.9 FeSO4·7H2 O 40.0 48.0 60.0 73.3 - - (NH4)2SO4· FeSO4·6H2 18.1 21.2 24.5 27.9 31.3 38.5 O 2.硫酸亚铁铵的制备 将铁屑与稀硫酸反应可制得__硫__酸__亚__铁___溶液,然 后加入等物质的量的_硫__酸__铵___,加热浓缩可得到 混合溶液,冷却至室温,则析出__硫__酸__亚__铁__铵__晶 体。反应的化学方程式如下: __F_e_+__H_2_S_O_4_=_=_=_F__e_S_O_4_+__H_2_↑___, _F_e_S_O__4+__(_N_H__4_)2_S_O__46_H__2_O_=_=_=_(_N__H_4_)2_S_O__4·_F_e_S_O__4_· __6_H_2_O__↓__。 思考感悟 1.为什么硫酸铵溶液和硫酸亚铁溶液混合,浓缩 后会析出硫酸亚铁铵晶体? 【提示】 因为溶液中存在的是 NH+ 4 、Fe2+和 SO24-, 浓缩时,溶解度小的盐会先析出。 (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 的 溶 解 度 比 (NH4)2SO4 和 FeSO4 都小。 二、实验步骤 本制备实验的操作过程可分为三个步骤,即铁屑 的净化、__硫__酸__亚__铁__的制备和_硫__酸__亚__铁__铵__晶体的 制备。 1.取一只小烧杯,放入约5 g铁屑,向其中注入15 mL 1 mol·L-1 Na2CO3溶液,浸泡或小火加热数分 钟,以除去铁屑表面的油污,然后用__倾__析__法分 离并洗涤铁屑,晾干。即:浸泡(煮沸)→ _倾__析___ 法分离→洗涤→晾干(烘干)。 2.用托盘天平称取4.2 g洗净的铁屑,放入洁净的 锥形瓶中,向其中加入25 mL 3 mol·L-1 H2SO4溶液, 加热(有氢气生成,用明火加热注意安全),并不断 振荡锥形瓶。反应过程中应适当补充水,使溶液体 积基本保持不变(防止析出__F_e_S_O_4_晶体),待反应基 本完全后,再加入1 mL 3 mol·L-1 H2SO4溶液(抑制 FeSO4 __水__解___),趁热过滤,将滤液转移至蒸发皿 中。即:称量→加酸并加热→振荡→补充水→加硫 酸→趁热过滤(抽滤)→转移至蒸发皿中。 3.称取9.5 g (NH4)2SO4晶体,配成饱和溶液,倒 入制得的硫酸亚铁溶液中,搅拌,小火加热,在 蒸发皿中蒸发浓缩至溶液表面出现__晶__膜__为止。 将溶液静置,自然冷却,即有硫酸亚铁铵晶体析 出。抽滤,并用少量_酒__精___洗去晶体表面附着的 水分。即:加硫酸铵饱和溶液→蒸发浓缩(出现晶 膜)→冷却结晶→抽滤→酒精洗涤晶体。 4.取出晶体,用干净的_滤__纸___吸干,称重并计 算产率。即:用滤纸吸干→称量→计算。 思考感悟 2.在制备硫酸亚铁铵的过程中,如何防止Fe2+ 的氧化和水解? 【提示】 (1)加入过量的铁:Fe2+易被氧气等氧 化成Fe3+,在制备过程中为了防止其氧化,提高 产品的纯度,需加入过量的铁,同时还可除去废 铁屑中铁锈带入的Fe3+。另外,蒸发浓缩溶液时 要少搅拌,浓缩后溶液转移到密封容器中冷却结 晶,以减少接触空气的时间。 (2)保持溶液的酸性:溶液中Fe2+可发生水解: Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+,在反应过程 中应加入过量稀硫酸,保持溶液一定的酸性, 抑制Fe2+发生水解。 自主体验 1 . (2011 年 杭 州 高 二 检 测 ) 摩 尔 盐 的 组 成 可 用 (NH4)2SO4·FeSO4·6H2O 表示,下列关于该物质的叙 述不.正确的是( ) A.它是由(NH4)2SO4 与 FeSO4 组成的混合物 B.它是一种纯净物 C.它是一种复盐 D.它是一种结晶水合物 解析:选A。摩尔盐是一种复盐,因为在电离时产 生两种金属阳离子(NH可看作金属阳离子),它是 一种结晶水合物,是纯净物。 2.下列关于硫酸亚铁铵的溶解度大小的叙述正确 的是( ) A.比硫酸亚铁大 B.比硫酸铵大 C.比硫酸亚铁、硫酸铵都小 D.比硫酸亚铁、硫酸铵都大 解 析 : 选 C 。 硫 酸 亚 铁 铵 的 溶 解 度 比 FeSO4 、 (NH4)2SO4都要小。 3.铝铵矾,其主要化学成分为十二水硫酸铝铵, 向该盐的溶液中逐滴加入NaOH溶液,产生的现 象有: ①溶液中出现白色沉淀; ②有刺激性气味的气体放出; ③白色沉淀量逐渐增多; ④白色沉淀逐渐消失。 请排出以上各种现象由先到后出现的正确顺序(用 序号回答)________________________。 解析:十二水硫酸铝铵是一种复盐,含有的铵根离 子和铝离子都能与氢氧根离子结合。此题考查的是 两者结合氢氧根离子的顺序问题。假如铵根离子先 与氢氧根离子结合生成 NH3·H2O,我们知道:Al3+ +3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH+4 。由此可判断应 该是铝离子先与氢氧根离子结合。 答案:①③②④ 课堂互动讲练 硫酸亚铁铵的制备 1.配制硫酸亚铁铵溶液时,要将普通蒸馏水煮沸 冷却后立即使用。防止配溶液时,部分Fe2+被O2 氧化。 2.由于FeSO4是强酸弱碱盐,水解显酸性,所以 H2SO4要过量,以防止FeSO4水解。 3.制备(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O要采用水浴加热。 水浴加热浓缩易控制加热温度,温度过高Fe2+易被 空气中的O2氧化。蒸发浓缩时会发生水解反应。 4.在制备硫酸亚铁铵的过程中,要用少量酒精洗 去晶体表面的水分。 5.(NH4)2SO4 的质量及硫酸亚铁铵的理论产量及产 率的求算。 m[(NH4)2SO4]=Mm??FFee??·M[(NH4)2SO4] 理论产量:m(硫酸亚铁铵)=Mm??FFee??×M(硫酸亚铁 铵) 产率=理实论际产产量量×100% 例1 将绿矾(FeSO4·7H2O)、硫酸铵以相等物质 的量混合可制得摩尔盐晶体。(NH4)2SO4+FeSO4 +6H2O===(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓ Ⅰ.根据下图回答: (1)步骤2中铁屑过量的目的是____________。 (2)步骤3中,加入(NH4)2SO4固体后,要得到摩尔 盐晶体,需经过的实验操作包括:加热蒸发、 ________、________。浓缩时能否蒸发至干,为 什么?_____________________________。 (3)步骤3中制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤的 目的是____________________________ ;不用蒸 馏水洗涤,理由是______________________。 Ⅱ.制摩尔盐的原料之一是硫酸铵,评价硫酸铵 化肥的主要指标如下: 指标 外观 氮(N) 含量 优等品 白色结晶,无可 见机械杂质 ≥21.0% 一等品 合格品 无可见机械杂质 ≥21.0% ≥20.5% 某研究性学习小组对某硫酸铵化肥样品进行了如 下实验探究: [观察外观]该硫酸铵化肥无可见机械杂质。 [实验探究]按图示装置进行实验。 [交流讨论] (1)甲同学:根据此实验测得的数据,计算的硫酸 铵化肥的含氮量可能偏高,因为实验装置中存在 一个明显缺陷:______________________。 (2)乙同学:实验过程中,往烧瓶中加入的浓氢氧 化钠溶液一定要足量并充分加热,原因是 ___________________________________________ _____________________________。 [探究结论]称取13.5 g硫酸铵化肥样品,用改进后的 实验装置重新进行实验,测得实验后B装置增重3.4 g。则该化肥含氮量为________,由此可判断该化 肥的品质。 【解析】 Ⅰ.(1)剩下一点铁屑,可以还原氧化生 成的Fe3+,AG8国际大厅登录保证Fe2+稳定、纯净地存在,减少产 物中的Fe3+杂质,Fe+2Fe3+===3Fe2+。 (2)浓缩结晶摩尔盐时要用小火加热,加热浓缩初 期可轻微搅拌,但注意观察晶膜,若有晶膜出现, 则停止加热,防止摩尔盐失水。更不能蒸发至干, 蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中,晶体 可能会受热分解或被氧化。 (3)洗涤摩尔盐用无水乙醇,不能用水。摩尔盐不溶 于乙醇,但易溶于水,用无水乙醇可以除去水,易 于干燥。 Ⅱ.[交流讨论](1)A、B 装置间缺少一个干燥装置, 否则水蒸气进入 B 装置,使测得的含氮量偏高。 (2)加入足量的浓氢氧化钠溶液并充分加热以使硫 酸铵充分反应,完全转化为 NH3。 [探究结论]该化肥含氮量为:11471×3.53.g4 g ×100%= 20.7%。 【答案】 Ⅰ.(1)防止Fe2+被氧化成Fe3+:Fe+ 2Fe3+===3Fe2+ (2)冷却结晶 过滤 不能。蒸干时溶液中的杂质 离子会被带入晶体中;蒸干时晶体会受热分解或氧 化 (3)利用乙醇的挥发,除去晶体表面附着的水分 ①减少晶体在洗涤时的溶解;②减少蒸馏水中溶解 氧对晶体的氧化 Ⅱ.[交流讨论](1)A、B装置间缺一个干燥装置 (2)使硫酸铵充分反应,完全转化为NH3 [探究结论]20.7% 【规律方法】 在过滤FeSO4溶液时要趁热过滤, 否则FeSO4在过滤时会析出,使得到的硫酸亚铁的 量减少。如果FeSO4 损失会使(NH4)2SO4的物质的 量偏大。 变 式 训 练 1 (2011 年 高 考 海 南 卷 ) 硫 酸 亚 铁 铵 [(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]为浅绿色晶体,实验室中 常以废铁屑为原料来制备,其步骤如下: 步骤1 将废铁屑放入碳酸钠溶液中煮沸除油污, 分离出液体,用水洗净铁屑。 步骤2 向处理过的铁屑中加入过量的3 mol·L- 1H2SO4溶液,在60 ℃左右使其反应到不再产生气 体,趁热过滤,得FeSO4溶液。 步骤3 向所得FeSO4溶液中加入饱和(NH4)2SO4溶 液,经过“一系列操作”后得到硫酸亚铁铵晶体。 请回答下列问题: (1)在步骤1的操作中,下列仪器中不必用到的有 ________(填仪器编号); ①铁架台 ②燃烧匙 ③锥形瓶 ④广口瓶 ⑤ 研钵 ⑥玻璃棒 ⑦酒精灯 (2)在步骤2中所加的硫酸必须过量,其原因是 ____________________________; (3)在步骤3中,“一系列操作”依次为______、 ________和过滤; (4) 本 实 验 制 得 的 硫 酸 亚 铁 铵 晶 体 常 含 有 Fe3 + 杂 质。检验Fe3+常用的试剂是__________,可以观 察到的现象是 ____________________________。 解析:(1)步骤1用热Na2CO3溶液除去铁屑表面的 油污,铁屑不溶于水,可通过过滤的方法予以分 离,不必用到的仪器有②④⑤。 (2)FeSO4易水解,加入过量H2SO4可抑制FeSO4的 水解。 (3)FeSO4、(NH4)2SO4均易溶于水,欲得到硫酸亚 铁铵,可经过蒸发、结晶、过滤等操作。 (4)实验室常用KSCN(或NH4SCN)溶液来定性检验 Fe3+,可观察到溶液变成血红色。 答案:(1)②④⑤ (2)抑制FeSO4水解 (3)蒸发 结晶 (4)KSCN溶液 溶液变成血红色 典型物质的实验室制备 1.选择最佳反应途径 (1)用铜制取硫酸铜 2Cu+O2==△===2CuO CuO+H2SO4(稀)===CuSO4+H2O (2)用铜制取硝酸铜 2Cu+O2==△===2CuO CuO+2HNO3(稀)===Cu(NO3)2+H2O (3)用铝制取氢氧化铝 2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑ 2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑ Al2(SO4)3 + 6Na[Al(OH)4]===8Al(OH)3↓ + 3Na2SO4 当 n(Al3+)∶n[Al(OH)- 4 ]为 1∶3 时,Al(OH)3 的产 率最高。 2.选择最佳原料 实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝, 应选用氨水,而不能选用强碱溶液;用铜盐与碱 溶液反应制取氢氧化铜,应选用强碱溶液,而不 能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。 3.选择适宜的操作方法 实验室制备氢氧化亚铁时,因氢氧化亚铁在空气 中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,需要注意 隔绝空气。其方法是:(1)亚铁盐需新制(用足量铁 与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液);(2)将所用氢氧 化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气(O2);(3)使 用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸至氯化亚 铁溶液的液面以下,慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠 与氯化亚铁充分接触。 4.选择适宜的收集、分离方法 常见实验室制备的有机物有乙酸乙酯、溴乙烷等。 因它们的沸点较低,通常用加热的方法使其汽化与 反应混合物分离,溴乙烷则直接用冷凝的方法收集, 而乙酸乙酯蒸气必须通入饱和碳酸钠溶液中,这样 既可除去同时挥发出去的乙醇、乙酸蒸气,又可分 层进而分离出乙酸乙酯,上层为乙酸乙酯。 例2 (2011年福州高二检测)[实验设计]某研究性 学习小组在研究由Fe2+制备Fe(OH)2的过程中,设 计了如下实验方案: 方法一:按照图1进行实验,容器A中的反应开始 时,活塞C处于打开状态,一段时间后,关闭活 塞C,容器A中的反应仍在进行。最终在________ 容器中观察到白色沉淀(填“A”或“B”)。 方法二:按图2进行实验,最终在两极中间的溶液 中首先观察到白色沉淀。请从所给的试剂和电极 材料中选择正确的序号填在横线上: ①蒸馏水;②NaCl溶液;③NaOH溶液;④四 氯化碳;⑤CuCl2溶液;⑥乙醇;⑦铁棒;⑧植 物油;⑨碳棒。 其中a为________,d为________。(填序号) [探究思考]实验表明上述实验中出现的白色沉淀 会逐渐变为灰绿色或绿色,那么,如何解释出 现灰绿色或绿色的现象呢? 甲同学查阅资料后,得到Fe(OH)2的如下信息: 资料名称 物理性质描述 化学性质描述 《化学辞典》 顾翼东编637页 白色无定形粉末 或白色至淡绿色 六方晶体 与空气接触易被氧化, 将细粉喷于空气中,则 立即燃烧出火花 《大学普通化 学》(下册)傅 鹰著637页 白色沉淀 此沉淀易被氧化成微绿 色的Fe3(OH)8 《普通化学教 程》788页 白色 能强烈吸收O2,迅速变 成棕色Fe(OH)3,这时 氧化的中间物为土绿色, 其中含有Fe2+、Fe3+ (1)阅读该资料后,你对上述实验中出现灰绿色或绿 色现象的解释是_______________________; 资料中提到的微绿色Fe3(OH)8,用氧化物的形式表 示可写成____________。 (2)乙同学根据配色原理:白色和棕色不可能调配成 绿色或灰绿色,认为绿色可能是Fe(OH)2·nH2O所致。 用热水浴的方式加热“方法一”中生成的绿色沉淀, 观察到沉淀有由绿变白的趋势。加热时,“方法一” 中活塞C应处于________(填“打开”或“关闭”)状态, 容器A中的反应需处于________(填“停止”或“发生”) 状态。写出该实验中支持乙同学观点的化学方程式 _________________________。 (3)欢迎你参加该研究小组讨论,请提出一种有助 于对沉淀由“白”变“绿”现象进行合理解释的 实验设计新思路: __________________________________________ _______________________________________。 【解析】 此题以探究实验为载体综合考查了电 化学和化学实验知识,并且考查了分析问题、知 识迁移能力。由所学知识可知,Fe(OH)2极易被空 气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,分析图1可知,用 此实验装置可以延缓Fe(OH)2被氧化的时间,从而 观察到白色Fe(OH)2沉淀。反应开始后,锥形瓶A 中的铁屑和稀硫酸反应,生成硫酸亚铁和氢气, 此时活塞C应处于打开位置,生成的H2进入锥形瓶 B中,赶跑装置B中的空气,使装置B中充满H2, 再关闭活塞C后,生成的H2使A中压强增大,把A 中的溶液压入B中,此时硫酸应有剩余,在B中硫 酸和硫酸亚铁分别与NaOH反应。 方法二是利用电解的方法来制备Fe(OH)2,结合 题给试剂和电极材料,要在电解过程中产生Fe2+, 应选取铁棒作阳极,阴极可以选用铁棒也可以用 碳棒,选取电解质溶液要注意题给信息:“在两 极中间的溶液中首先观察到白色沉淀”,d应选 取NaCl溶液,若选NaOH溶液就会在阳极区首先 观察到白色沉淀,若选用蒸馏水则导电能力太弱。 结合物质的密度大小,应选取植物油覆盖在电解 质溶液上方来隔绝空气。分析甲同学所查资料可 知,沉淀变成灰绿色或绿色主要是因为部分 Fe(OH)2被空气氧化成棕色的Fe(OH)3。以氧化物 的形式表示Fe3(OH)8的方法与表示硅酸盐的方法 相似,其形式为FeO·Fe2O3·4H2O。验证乙同学的 猜测时要防止Fe(OH)2·nH2O被空气氧化,因此活塞 C应处于打开状态,容器A中的反应也要继续进行。 Fe(OH)2·nH2O受热分解生成氢氧化亚铁和水。 【答案】 [实验设计]方法一:B 方法二:⑦ ② [探究思考](1)由于 Fe(OH)2 部分被氧化,混入少量的 Fe(OH)3 FeO·Fe2O3·4H2O (2)打开 发生 Fe(OH)2·nH2O==△===Fe(OH)2+nH2O (3)向含 Fe2+和 Fe3+的混合溶液中加入 NaOH 溶液后, 观察生成沉淀的颜色是否为灰绿色(或者可以将 Fe(OH)2 和 Fe(OH)3 混合后观察其颜色) 变式训练2 某化学课外活动小 组在实验室用废铁屑或废铁丝 与稀硫酸反应制取氢气,并提 取FeSO4·7H2O晶体。 (1)甲同学把试管底部钻出一小洞,并和广口瓶 组成如图中(甲)装置,该装置的优点是 _________________________________________ _______________________________。 乙同学认为,可把(甲)装置做如图(乙)的改动, 用橡皮塞替代铁架台来固定试管。请判断乙同 学的做法是否可行?__________,理由是 _________________________________________ _______________________________。 (2)由于铁屑或铁丝与硫酸反应速率慢,实验过程中 有的同学提出采用电解的方法,可以加快制取FeSO4 溶液的反应速率,该方法的电解质溶液是 __________,阳极的电极反应方程式为: __________________________________。 请你再写出一种(不包括改变温度和硫酸的浓度)以铁 单质为反应物,能加快铁屑或铁丝与硫酸反应速率 的方法: __________________________________。 (3)铁屑表面少量的铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)对制 取硫酸亚铁有无影响?________(填“有”或“无”),其 原因是_________________________。 (4)FeSO4在不同温度下的溶解度如下表所示: 温度 /℃ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 溶解 度/g 18.5 20.8 26.3 32.8 40.1 48.4 52.4 50.9 43.7 由于废铁屑含有C、Si等杂质,为了使FeSO4溶液的 浓度增大,便于反应后分离溶液和残渣,该小组实 验时采取了水浴加热和趁热过滤的方法。这样做的 主要目的是为了防止_______________。 你认为实验时的水浴温度最好控制在____ ℃左右。 解析:(1)甲同学的设计利用了启普发生器的原理, 但乙同学的装置由于广口瓶被橡皮塞密封后,瓶 内的气压会随液体的排入而增大,使试管中的液 体不能在关闭阀门时排入广口瓶中,因而不能使 反应随时停止,甚至会由于容器中气压过高而发 生危险,故不可行。 (2)用电解的方法加快制取FeSO4溶液的反应速率, 电解质溶液应为稀硫酸,这样阳极Fe失电子生成 Fe2+进入溶液,阴极生成氢气,既可以防止亚铁 离子水解,又可以防止亚铁离子被氧化。由外界 条件对反应速率的影响可知,能加快铁屑或铁丝 与硫酸反应速率的方法很多,但是改变温度和硫 酸的浓度不在考虑之列。因此可以考虑增大反应 物接触面积或设计成原电池。 (3)过量的铁屑可以将Fe3+还原成Fe2+,因此只要 保证铁屑过量,就可以排除铁锈的影响。 (4)随着温度的升高FeSO4的溶解度先增大后减小, 故 为 使 FeSO4 溶 液 的 浓 度 较 大 应 把 温 度 控 制 在 60 ℃左右。 答案:(1)通过开、关导管上的阀门可以控制试管 内的反应随时发生或随时停止 不可行 由于广 口瓶被橡皮塞密封后,瓶内的气压会随液体的排 入而增大,使试管中的液体不能在关闭阀门时排 入广口瓶中,因而不能使反应随时停止,甚至会 由于容器中气压过高而发生危险 (2)稀硫酸 Fe-2e-===Fe2+ 增大反应物接触 面积:用铁粉与稀硫酸反应或利用原电池原理: 用铁与铜(或CuSO4 溶液,炭粉等)和稀硫酸反应 (3)无 Fe2O3·xH2O与H2SO4反应生成Fe3+,过量 的铁屑可以将Fe3+还原成Fe2+,只要保证铁屑过 量,就可以排除铁锈的影响 (4)析出的硫酸亚铁晶体与残渣一起被过滤掉(或 硫酸亚铁晶体析出) 60 探究整合应用 用制氢废液制备硫酸锌晶体 利用实验室制氢废液,过滤除去PbSO4等杂质后, 用ZnO调节滤液使其pH约为2,加热、蒸发、浓 缩溶液,制得较高温度下的硫酸锌饱和溶液,冷 却结晶可制得硫酸锌晶体,通过重结晶的方法可 得到纯度较高的硫酸锌晶体。 例 实验室通常用粗锌和稀硫酸反应制氢气,因 此在制氢废液中含有大量的硫酸锌。同时,由于 粗锌中还含有铁等杂质,使得溶液中混有一定量 的硫酸亚铁,为了充分利用制氢废液,常用其制 备皓矾(ZnSO4·7H2O)。某校化学兴趣小组的同学 以制备氢气的废液为原料来制取皓矾并探究其性 质。制备皓矾的实验流程如图所示: 已知:开始生成氢氧化物沉淀到沉淀完全的pH范 围分别为: Fe(OH)3:2.7~3.7 Fe(OH)2:7.6~9.6 Zn(OH)2:5.7~8.0 试回答下列问题: (1) 加 入 的 试 剂 ① , 供 选 择 使 用 的 有 : 氨 水 、 NaClO溶液、20%的H2O2、浓硫酸、浓硝酸等, 应选用________,其理由是 _____________________________。 (2)加入的试剂②,供选择使用的有:Zn粉、ZnO、 Zn(OH)2 、 ZnCO3 、 ZnSO4 等 , 应 选 用 ____________,其理由是 ___________________________________________ _____________________________。 (3)从晶体1→晶体2,该过程的名称是 ____________。 (4)在得到皓矾时,向晶体中加入少量酒精洗涤而 不用水的原因是_______________________。 【解析】 本题以制备H2的废液为原料来制取皓 矾并探究其性质,为了避免引入杂质且容易将杂 质除去,综合考虑应选20%的H2O2;由流程图 结合题给信息分析可以看出②中的试剂是通过调 节 pH 使 Fe3 + 生 成 沉 淀 , 故 ZnO[ 或 ZnCO3 或 Zn(OH)2]都可以选用。洗涤晶体是为了除去晶体 表面吸附的杂质,使用酒精是为了避免晶体的溶 解。 【答案】 (1)20%的H2O2 将制氢废液中的Fe2+ 氧化为Fe3+,同时避免引入新的杂质 (2)ZnO[ 或 ZnCO3 或 Zn(OH)2] 调 节 溶 液 的 pH 至 3.7~5.7,使得Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀,同时 避免引入新的杂质 (3)重结晶 (4)洗掉晶体表面吸附的杂质离子,防止晶体溶解, 影响产率 知能优化训练 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放 点此进入课件目录 谢谢使用

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