第十三章 实验探究化工工艺流程模拟实验

第十三章实验探究化工工艺流程模拟实验第一页，共十九页，编辑于2023年，星期五从溶液中得到晶体：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。在写某一步骤是为了除杂时，应该注明“是为了除去XX杂质”，只写“除杂”的回答是不给分的；看清楚是写化学反应方程式还是离子方程式，注意配平等等。第二页，共十九页，编辑于2023年，星期五【实验探究1】七水合硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）是一种重要的食品或饲料添加剂、颜料及电子工业的原材料。其实验室中常采用如下流程来制备：第三页，共十九页，编辑于2023年，星期五已知硫酸亚铁的溶解度（S）随温度变化的曲线如图所示：第四页，共十九页，编辑于2023年，星期五回答下列问题：（1）向铁屑中加入热Na2CO3溶液的目的是

。（2）加入“过量稀硫酸”的实验操作明显不合理，原因是

。（3）某同学认为铁屑与硫酸反应不需要精确温度，因此不必使用热水浴加热，可改用酒精灯直接加热来维持反应温度，该做法的不妥之处是

。（4）“趁热过滤”后的滤液有时略显黄色，其原因是（用离子方程式表示）

。第五页，共十九页，编辑于2023年，星期五（5）若需从硫酸亚铁溶液中结晶出FeSO4·4H2O，应控制结晶和过滤的温度（t）范围为

。（6）已知：FeSO4·7H2O（s）FeSO4(s)+7H2O(g)ΔH1=+468.75kJ/molFeSO4·7H2O（s）FeSO4·H2O（s）+6H2O(g)ΔH2=+416.35kJ/mol写出FeSO4·H2O加热脱水生成无水FeSO4的热化学方程式：

。第六页，共十九页，编辑于2023年，星期五解析

（1）结合实验目的、流程可知向废铁屑中加入热碳酸钠溶液的目的是利用溶液的碱性，促进油污水解，以除去铁屑表面的油污。（2）硫酸过量，铁完全转化为Fe2+，在此环境中易被氧化成Fe3+而无法制得纯净的硫酸亚铁。（3）采用酒精灯直接加热，一是不易控制反应温度，二是因反应中有氢气生成，明火加热可能引起爆炸。（4）滤液显黄色，是因为过滤时Fe2+被空气中的O2氧化成Fe3+的结果。（5）由图知硫酸亚铁饱和溶液温度在56.6℃~64℃之间，溶液中析出的晶体是FeSO4·4H2O。（6）利用盖斯定律，将反应①减去反应②即可得到FeSO4·H2O受热分解的热化学方程式。第七页，共十九页，编辑于2023年，星期五答案（1）除去废铁屑表面的油污（2）应该铁屑过量（或反应后溶液中必须有铁剩余），否则酸性条件下Fe2+易被氧化为Fe3+(3)直接加热不易控制反应所需要的温度，温度过高时Fe2+易被氧化，同时由于反应中有氢气生成，明火加热不安全（4）4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O（5）56.6℃<t<64℃（6）FeSO4·H2O(s)FeSO4(s)+H2O(g)ΔH=+52.40kJ/mol第八页，共十九页，编辑于2023年，星期五【实验探究2】某种粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、

SO等杂质。某同学在实验室中设计了用这种粗盐制备精盐的方案如下（用于沉淀的试剂稍过量）：第九页，共十九页，编辑于2023年，星期五请回答以下问题：（1）为相应操作选择所需仪器（用标号字母填写）：操作Ⅰ

;操作Ⅳ

。A.烧杯B.托盘天平C.电子天平D.试管E.玻璃棒F.分液漏斗G.漏斗H.泥三角I.酒精灯J.蒸发皿（2）操作Ⅲ中常用Na2CO3(aq)、NaOH(aq)、BaCl2(aq)作为除杂试剂，则加入除杂试剂的顺序为：NaOH(aq)→

→

。写出除去Fe3+的离子方程式：

。第十页，共十九页，编辑于2023年，星期五（3）操作Ⅲ中，判断加入BaCl2已过量的方法是

。（4）操作Ⅴ应选择的酸是

。若将操作Ⅴ与操作Ⅳ的先后顺序对调，将会对实验结果产生的影响是

。（5）操作Ⅵ是

（选择合理操作的名称，用标号字母按操作先后顺序填写）。a.过滤、洗涤b.蒸发、浓缩c.萃取、分液d.冷却、结晶第十一页，共十九页，编辑于2023年，星期五答案

（1）CAEG（2）BaCl2Na2CO3Fe3++3OH-Fe(OH)3↓（3）取所得溶液的上层清液1~2滴于滴定板上，再滴入1~2滴BaCl2溶液，若溶液未变浑浊，则表明BaCl2已过量（4）盐酸在此酸性条件下，会有部分沉淀溶解，从而影响制得精盐的纯度（5）bda第十二页，共十九页，编辑于2023年，星期五【实验探究3】孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3,还含少量

Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备

CuSO4·5H2O及纳米材料G，步骤如下：

第十三页，共十九页，编辑于2023年，星期五请回答下列问题：（1）溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①最佳为（填代号），检验溶液A中Fe3+的最佳试剂为（填代号）。

a.KMnO4 b.(NH4)2Sc.H2O2 d.KSCN沉淀D中除了过量的CuO外，还存在另一种固体，其化学式为

。加入CuO的作用是

。第十四页，共十九页，编辑于2023年，星期五（2）由溶液C获得CuSO4·5H2O，需要经过

操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是

。（3）制备纳米材料G时，应向CaCl2溶液中先通入（或先加入）

（填化学式）。写出该反应的化学方程式：

。（4）欲测定溶液A中Fe2+的溶液，可用KMnO4标准溶液滴定，取用KMnO4标准溶液应使用

。取A溶液稀释一定倍数后，用KMnO4标准溶液滴定，终点现象为

。第十五页，共十九页，编辑于2023年，星期五答案

（1）cdFe(OH)3调节溶液的pH值，促进Fe3+的水解（2）蒸发、冷却晶体、过滤引流（3）NH32NH3+CO2+CaCl2+H2OCaCO3↓+2NH4Cl(4)酸式滴定管溶液变成紫红色并保持半分钟不褪色第十六页，共十九页，编辑于2023年，星期五【实验探究4】聚合硫酸铁（PFS）是一种新型高效的无机高分子絮凝剂，广泛用于水的处理。用铁的氧化物为原料来制取聚合硫酸铁，为控制水解时Fe3+的浓度，防止生成氢氧化铁沉淀，原料中的Fe3+必须先还原为

Fe2+。实验步骤如下：第十七页，共十九页，编辑于2023年，星期五(1)用98%的硫酸配制28%的硫酸，所需的玻璃仪器除量筒外，还有

。a.玻璃棒b.烧杯c.烧瓶（2）步骤Ⅱ取样分析溶液中Fe2+、Fe3+的含量，目的是

。a.控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比b.确保铁的氧化物酸溶完全c.确定下一步还原所需铁的量和确定氧化Fe2+所需NaClO3

的量（3）完成步骤Ⅳ中的氧化还原反应：补充产物并配平

Fe2++

ClO+

H+

Fe3++Cl-+第十八页，共十九页，编辑于2023年，星期五(4)聚合硫酸铁溶液中SO与Fe3+物质的量之比不是3∶2。根据下列提供选择的试剂和基本操作，测定聚合硫酸铁产品溶液中SO与Fe3+物质的量之比。测定时所