人教版高中化学 最困难考点系列(必修1)： 考点10 硫酸亚铁的制备

考点10 硫酸亚铁的制备
【考点定位】本考点考查硫酸亚铁的制备，明确硫酸亚铁还原性较强，易被空气中的氧气氧化，要排除空气对产物的影响，明确检验硫酸亚铁是否变质的方法。

【精确解读】
一、硫酸亚铁的制备实验
1．硫酸亚铁的制备原理
稀硫酸与铁屑反应，经沉淀结晶，脱水即得到硫酸亚铁，其反应式如下：Fe+H2SO4═FeSO4十H2↑2．硫酸亚铁的制备实验步骤
①将废铁屑放入盛有热烧碱液的烧杯中洗涤2次，用玻璃棒搅拌，滤去碱液，用蒸馏水洗净；
②在烧杯中加入40mL15%稀硫酸，加足量洗涤后的废铁屑，使稀硫酸浸没废铁屑；
③将烧杯放在70℃水浴的大烧杯中小心加热，直到只有少量气泡产生；
④用少量热水预热过滤器，然后将溶液趁热过滤；
⑤把滤液放在有纯铁屑的烧杯中用70℃水浴加热，搅拌，至溶液呈浅绿色为止(杯底留有少量铁屑)；
⑥趁热过滤．将滤液转入试管中，用橡皮塞塞住试管口，静置、冷却、结晶，观察硫酸亚铁晶体的形
成；
⑦倒去上层清液，将晶体溶于少量热水中，再冷却、结晶后，取出晶体用少量水洗涤2--3次，再用滤
纸将晶体吸干；
⑧把制得的硫酸亚铁晶体放在广口瓶中，密封保存。

【精细剖析】
1．硫酸亚铁的性质
①还原性：硫酸亚铁中铁处于正二价，具有极强的还原性，硫酸亚铁的保存时要防止亚铁离子被空气
中的氧气所氧化，故亚铁盐通常的保存方法是加入铁粉；
②盐类的通性：硫酸亚铁和氢氧化钠反应的实验现象：先生成白色沉淀，沉淀迅速转为灰绿色，最后
得到红褐色沉淀．化学反应方程式：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。

【典例剖析】实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%%～30%的稀硫酸溶液，在50℃～80℃水浴中加热至不再产生气泡．将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口．静置、冷却一段时间后收集产品．
（1）写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：______________________________；
（2）采用水浴加热的原因是_____________________________；
（3）反应时铁屑过量的目的是(用离子方程式表示)_____________________________；
（4）溶液趁热过滤的原因是_____________________________；
（5）塞紧试管口的目的是_____________________________；
（6）静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是_____________________________。

【答案】（1）Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑（2）容易控制温度（3）Fe+2Fe3+═3Fe2+（4）减小FeSO4的损失（5）防止空气进入试管将Fe2+氧化为Fe3+（6）有浅绿色晶体析出
【变式训练】工业上常用铁屑跟硫酸反应并经除杂、浓缩、结晶、干燥等过程，来制取绿矾晶体(FeSO4•7H2O)，已知浓硫酸能够氧化Fe2+，为了得到较纯的绿矾晶体，合理的方法是
A．使用硫酸过量 B．使用铁屑过量
C．使用稀硫酸 D．使用浓硫酸
【解析】在制备硫酸亚铁的过程中，空气可以将亚铁离子氧化为铁离子，可以加入过量的铁粉，将之还原为亚铁离子，使用的硫酸是否过量不会改变亚铁离子转化为铁离子的事实，使用浓硫酸会将亚铁离子氧化，所以不能使用，故答案为B。

【答案】B
【实战演练】
1．实验室向40ml硫酸亚铁溶液(浓度约为4.0mol/L)中加入过量硫酸铵来制取摩尔盐((NH4)2SO4•FeSO4•6H2O)，其流程如图1：
请回答下列问题：
（1）操作1是__________________；
（2）摩尔盐的溶解度随温度变化并不大，采用冷却结晶回收率不高，有人建议直接采用蒸发结晶，你认为是否合理？并给出你的理由____________________________________；
（3）若降温过程中未见摩尔盐晶体析出，可以___________________________________促使结晶出现；
（4）如图2所示为减压过滤装置，回答有关问题；
①写出图中A、B、仪器的名称，A__________________；B__________________；
②该装置图有几处错误，请指出错误，_____________；__________________；( 写出两处即可)
（5）另取等量硫酸亚铁溶液，用1mol/L的酸性高锰酸钾溶液进行滴定：
①滴定终点的现象为__________________________________，
②滴定至终点耗用高锰酸钾溶液40ml，若实验最后得到摩尔盐晶体为58.8g，则本次实验的产率
为__________________。

【答案】（1）蒸发、浓缩（2）不合理，有两个原因：若蒸发结晶，会有硫酸铵杂质，会失去部分或全部结晶水（3）用玻璃棒小心摩擦烧杯壁(或相其中投入晶种)（4）①布式漏斗吸滤瓶②布式漏斗颈口斜面应与吸滤瓶的支管口相对；安全瓶的长管和短管连接顺序错误（5）①最后一滴高锰酸钾溶液颜色不褪去(或溶液变红半分钟内不褪色) ②75%
2．绿矾(FeSO4•7H2O)是治疗缺铁性贫血的特效药．某学校的化学兴趣小组的同学对绿矾进行了如下的探究：
(一)FeSO4•7H2O的制备．该化学兴趣小组的同学在实验室通过如下实验由废铁屑(含少量氧化铜、氧化
铁等杂质)制备FeSO4•7H2O晶体：
①将5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，过滤除去Na2CO3溶液，然后将废
铁屑用水洗涤2～3遍．
②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在50～80℃之间至铁屑耗尽；
③趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；
④待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2～3次，再用滤纸将晶体吸干；
⑤将制得的FeSO4•7H2O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存．
请回答下列问题：
（1）实验步骤①的目的是_________________；
（2）实验步骤②明显不合理，理由是______________________________________________；
（3）为了洗涤除去晶体表面附着的硫酸等杂质，实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，原因是
______________________________________________；
(二)探究绿矾(FeSO4•7H2O)热分解的产物
已知SO3的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃，在加热条件下SO3具有比较强的氧化性．该小组设计如图的实验装置(图中加热、夹持仪器等均省略)：
【实验过程】
①仪器连接后，检查装置的气密性；
②取一定量绿矾固体置于A中，通入N2以驱尽装置内的空气，关闭k，用酒精灯加热硬质玻璃管；
③观察到A 中固体逐渐变红棕色，B中试管收集到无色液体，C中溶液褪色；
④待A中反应完全并冷却至室温后，取少量反应后固体于试管中，加入硫酸溶解，取少量滴入几滴KSCN
溶液，溶液变红色；
⑤往B装置的试管中滴入几滴BaCl2溶液，溶液变浑浊．
（4）实验结果分析
结论1：B中收集到的液体是_____________；
结论2：C中溶液褪色，可推知产物中有_____________；
结论3：综合分析上述实验③和④可推知固体产物一定有Fe2O3．
【实验反思】
（5）请指出该小组设计的实验明显不足：__________________________；
（6）分解后的固体中可能含有少量FeO，取上述实验④中硫酸溶解后的溶液少许于试管中，若只选用一种试剂鉴别，该试剂最合适的是_____________(填选项字母)．
a．氯水和KSCN溶液b．酸性KMnO4溶液c．H2O2d．NaOH溶液
（7）该兴趣小组的某同学认为，绿矾受热分解的产物中一定没有FeO，他的理由是
_______________________________________。

【答案】（1）除油污（2）应该铁屑过量，否则溶液中可能有铁离子和铜离子存在（3）用冰水洗涤可降低洗涤过程中FeSO4•7H2O的损耗（4）H2SO4溶液；SO2（5）在C装置后增加一套尾气处理装置（6）b（7）FeO有强还原性，SO3有氧化性，两者受热时会发生氧化还原反应而不能共存
【自我反思】。