用废铁屑与稀硫酸反应，可制得硫酸亚铁。在100C和500C时，FeSO4在100g水中的溶解度分别为20.5g和48.6g.常温下，从溶液中析出的晶体是FeSO4・7H2O。现取200ml0.5

Question

用废铁屑与稀硫酸反应，可制得硫酸亚铁。在 10 ⁰ C 和 50 ⁰ C 时， FeSO ₄ 在 100 g 水中的溶解度分别为 20.5 g 和 48.6g. 常温下，从溶液中析出的晶体是 FeSO ₄ ・7H ₂ O 。现取 200 ml 0.500 mol ／ L H ₂ SO ₄ 溶液，将 8.00 g 废铁屑加入到上述稀 H ₂ SO ₄ 中，并不断搅拌，反应约 15 min 后过滤。滤液在 80℃ 经蒸发、浓缩，冷却至 10℃ 后析出 FeSO ₄ ・7H ₂ O 晶体。

（ 1 ）若加入的废铁不是粉状而是块状，对反应的影响是                 。

A ．会降低反应速率      B ．会减少绿矾产量

C ．需要加热才反应      D ．将增大反应体系的 PH 值

（ 2 ）反应 15 min 后过滤，其目的是                      。

（ 3 ）滤液中除 FeSO ₄ 和可能未反应完全的 H ₂ SO ₄ 外，最可能存在的无机杂质是       。它是由         而产生的，其检测的方法是            。

（ 4 ）设 H ₂ SO ₄ 与铁完全反应，当将滤液蒸发浓缩后，冷却至 50 ⁰ C 时，溶液的体积约为 50.0 ml ，该溶液是否达饱和？试通过计算加以说明。（ 50 ⁰ C 时， FeSO ₄ 饱和溶液的密度为 1.36 g ／ cm ³ ）

（ 5 ）若要计算在 80 ⁰ C 下将溶液蒸发至体积为 70.0 ml ，再冷却至 10 ⁰ C 时，所得到的 FeSO ₄ ・7H ₂ O 的质量，你认为            （填编号），并简述所选之理由。答             。

    A ．前面提供的数据已经足够

    B ．还需要提供 10 ⁰ C 时饱和溶液的密度： 1.42 g ／ cm ³

    C ．还需要提供 80 ⁰ C 时溶液的密度： 1.30 g ／ cm ³

    D ．还需要提供结晶后剩余溶液的体积： 52.0 ml

  (6) 根据第（ 5 ）小题你的选择项（如选 A 则直接计算，如选 B 、 C 或 D 则可选用其数据）计算从 10 ⁰ C 50.0 ml 溶液中结晶析出的 FeSO ₄ ・7H ₂ O 的质量。（本大题计算结果保留 3 位有效数字）

Answer 1

（ 1 ） AB (2 分 ) （ 2 ）除去过量的铁屑 (1 分 ) （ 3 ） Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ ；废铁屑中含有氧化生成 Fe ₂ O ₃ （或 Fe ₃ O ₄ ）被 H ₂ SO4 溶解生成 Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ 。 FeSO4 被空气氧化生成 Fe ₂ (SO ₄ ) ₃ ；取少许滤液，加 KSCN 溶液，观察溶液是否变血红色。 (3 分 )

（ 4 ）解法一：若反应后得到的 FeSO4 在 50℃ 时配成饱和溶液，其体积为 x 则，

x= ==34.17(mL)<50mL

所以，蒸发后溶液尚未饱和 . (3 分 )

解法二：若该溶液是饱和的，则其所含的 FeSO4 溶质的质量为 y 则

y==50×1.36× ==22.24 （ g ）

按题意 H ₂ SO4 完全反应得到的 FeSO4 的质量为：

   0.5 × 200 ×10 ^-3 ×152 =15.2

因 15.2g ＜ 22.24 g ，则溶液尚未达到饱和 .

（ 5 ） C ；（ 4 ）中求证 50 ℃ 时溶液饱和否，涉及溶解度的计算．用到了 1.36 g ／ cm ³

  （ 50 ℃ 时）的密度数据。同理，涉及 80 ℃ 时溶解度的计算也要用到 80 ℃ 时对应的溶液的密度数据。 (3 分 )

  (6 ） (3 分 ) 解法一：

  ① （ 5 ）中所给 80 ℃ 时 50.0 ml 溶液中含溶剂水的质量为：

   50.0ml ×1.30g/cm ³ ―15.2g=49.8g

② 设析出的 FeSO4・7H ₂ O 的质量为 X ，则可列出

     =        x=11.0g

解法二：

  10℃ ，饱和溶液中 FeSO4 的质量分数 = ×100%=17.0%

则 (50 . 0×1 . 30-x)× + x× =15 . 2

         x=11.0 (g)