关于硫酸亚铁硫酸亚铁怎么制作成固体呢,如何进行实验?

Question

关于硫酸亚铁
硫酸亚铁怎么制作成固体呢,如何进行实验?

Answer 1

一、问题的提出
2004版的《化学学生实验手册》第三册提到：制备硫酸亚铁晶体的过程中,用稀硫酸好还是用浓硫酸好?我们在实验室用标签为“稀硫酸”的溶液跟废铁屑反应,产生大量气泡,得到浅绿色溶液,但没有得到晶体.硫酸亚铁晶体很有用,医药上作补血剂,医治缺铁性贫血.农业上作植物制造叶绿素的催化剂,延长花的色、香等.
二、问题的分析和问题的解决方法
1.分析
得不到晶体的原因可能是：硫酸溶液太稀,硫酸溶液的加入量过多,硫酸亚铁不容易结晶.
2.解决问题的方法
等质量的铁屑跟不同浓度的等体积的硫酸溶液反应做对比实验.
三、实验设计
1.反应原理
Fe+H2SO4=FeSO4+H2
Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O
Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4
2.实验用品
铁屑、1∶1硫酸溶液（浓硫酸与水的体积比,下同）、1∶2硫酸溶液、1∶3硫酸溶液、1∶4硫酸溶液、1∶5硫酸溶液、1∶6硫酸溶液、1∶7硫酸溶液、1∶8硫酸溶液、1∶9硫酸溶液、1∶10硫酸溶液、稀氢氧化钠溶液、硫氰化钾溶液.
烧杯（250mL、50mL）、玻璃棒、漏斗、漏斗架、滤纸、温度计、酒精灯、镊子、带铁圈的铁架台、石棉网、试管、培养皿、胶头滴管、托盘天平.
3.实验步骤
（1）原料的处理
把从工厂取来的约100g铁屑放入250mL烧杯中,加入适量稀氢氧化钠溶液浸两天,除去铁屑表面的油污,把铁屑取出用水洗涤.
（2）硫酸亚铁溶液的制取
把8g铁屑放入50mL烧杯中,加入20mL~30mL稀硫酸,以使稀硫酸浸没所有铁屑为度.
加热,搅拌,用温度计测量温度,控制反应温度50℃~80℃,不要煮沸.
用抽风设备把产生的少量难闻气体抽走.当有少量气泡出现时,取少量反应液放入试管,滴入两滴硫氰化钾溶液,若不变红,则反应液不含Fe3+.
（3）硫酸亚铁溶液的精制
趁热过滤,得浅绿色溶液.
（4）结晶法制取硫酸亚铁晶体
自然冷却,过滤（滤液保留）,用少量水洗涤,干燥.
（5）把制得浅绿色的硫酸亚铁晶体放入在一个小广口瓶中,密封保存.
各次实验的情况如下表：
硫酸的浓度 现象 反应时间（分钟） 过滤情况 析出晶体情况
1∶1 少量气泡 超过30 滤纸被溶穿,滤液无色 没有析出

1∶2 大量气泡,烧杯壁附有较多黑色物质 30 烧杯底、滤纸上有较多灰色晶体 较长时间析出

1∶3 大量气泡,烧杯壁附有黑色物质 17 滤纸上有灰色晶体析出 较长时间析出

1∶4 大量气泡,烧杯壁附有黑色物质 23 玻璃棒、烧杯壁和滤纸有较多晶体析出 较快析出

1∶5 大量气泡,烧杯壁附有少量黑色物质 25 玻璃棒、烧杯壁和滤纸有较多晶体析出 较1∶4的快析出

1∶6 大量气泡,反应液很快出现浅绿色 25 玻璃棒、烧杯壁和滤纸有少量晶体析出 较1∶5的快析出

1∶7 大量气泡,反应液很快出现浅绿色 23 玻璃棒有少量晶体析出,烧杯壁和滤纸中没有大量晶体析出 快速析出

1∶8 较多气泡.反应液很快出现浅绿色 21 玻璃棒、烧杯壁和滤纸没有晶体析出 玻璃棒摩擦小烧杯内壁析出晶体

1∶9 较多气泡.反应液很快出现浅绿色 40 玻璃棒、烧杯壁和滤纸没有晶体析出 玻璃棒摩擦小烧杯内壁析出晶体

1∶10 较多气泡.反应液较快出现浅绿色 40 玻璃棒、烧杯壁和滤纸没有晶体析出 用玻璃棒摩擦小烧杯内壁也没有晶体析出

四、结果和讨论
1.结果
从反应时间、过滤情况、析出晶体的速度来看,硫酸跟废铁屑制备硫酸亚铁晶体时硫酸的适宜浓度为1∶7至1∶8之间较为理想.
2.讨论
（1）结晶后的滤液保留,不能浪费.
把小晶体培养成大晶体.我们曾培养出6粒长约25px~50px硫酸亚铁晶体.浓缩结晶,增加产量,降低成本.
（2）反应后的滤渣要重新利用,降低成本.
（3）要得到高纯度的硫酸亚铁晶体,必须进行重结晶.
（4）灰色晶体可能是无水硫酸亚铁.
取少量灰色晶体,加入少量水溶解,滴入氢氧化钠溶液,出现灰绿色到红棕色沉淀.
（5）烧杯壁附有黑色物质可能是铁屑表面的发蓝覆盖物.
（6）玻璃棒与烧杯内壁时,产生了结晶核,玻璃棒摩擦小烧杯内壁会析出晶体.

对于提出硫酸亚铁溶液放到热水里变成了黄色是因为硫酸亚铁不稳定,继续与氧气反应生成了黄色的硫酸铁溶液,反应方程式如下：
12FeSO4+6H2O+3O2==4Fe2(SO4)3+4Fe(OH)3↓
若继续蒸发,则最后生成二氧化硫和氧化铁,反应方程式如下：
2Fe(OH)3 == Fe2O3 + 3H2O(蒸发)