2017-2018学年高中化学苏教版（浙江专版）选修6教学案：专题7+课题1+硫酸亚铁铵的制备+Word版含答案.docVIP

课题1硫酸亚铁铵的制备 [浙江选考·加试要求] ————————————————————————————————————— 1．硫酸亚铁铵的制备原理与操作方法。 2．倾析法分离、洗涤固体物质。　　3.产率的计算方法。 1．硫酸亚铁铵晶体的性质 物理性质 浅绿色，易溶于水、不溶于乙醇，在水中的溶解度比FeSO4和(NH4)2SO4都要小。 化学性质 能水解；具有还原性，但比硫酸亚铁稳定。 2．硫酸亚铁铵晶体的制备 铁屑易溶于稀硫酸，生成硫酸亚铁： Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 硫酸亚铁与等物质的量的硫酸铵在水溶液中相互作用，即生成溶解度较小的浅绿色硫酸亚铁铵复盐晶体：FeSO4＋(NH4)2SO4＋6H2O===(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓。一般亚铁盐在空气中都易被氧化，但形成复盐后却比较稳定，不易氧化。 [器材与原理] 相关器材 电子天平、量筒(10 mL,50 mL)、烧杯(50 mL)、锥形瓶(250 mL)、蒸发皿(60 mL)、玻璃棒、铁架台、酒精灯、三脚架、石棉网、胶头滴管、药匙、吸滤瓶、布氏漏斗。 相关原理 1．制备原理 硫酸亚铁铵又称摩尔盐，它的分子式是(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O或(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O，一般通常见到的硫酸亚铁铵是一种浅蓝绿色的晶体。它是一种复盐，易溶于水，能电离出NH、Fe2＋和SO。 (NH4)2Fe(SO4)2===2NH＋Fe2＋＋2SO_。 反之，由于硫酸亚铁铵在水中的溶解度比硫酸铵和硫酸亚铁都要小，所以当把硫酸铵和硫酸亚铁一起溶于水中以后，溶液中的NH、Fe2＋和SO会从溶液中结晶出硫酸亚铁铵晶体。 2NH＋Fe2＋＋2SO===(NH4)2Fe(SO4)2↓ 2．倾析法分离 当沉淀的比重较大或结晶的颗粒较大，静置后能较快沉降至容器底部时，可用倾析法进行沉淀的分离和洗涤沉淀。 操作时，把上部的溶液倾入另一容器内，然后往盛有沉淀的容器内加入少量洗涤液(如蒸馏水)，充分搅拌后，沉降，倾去洗涤液。重复操作3遍以上，即可把沉淀洗净。 [实验与拓展] 实验流程 1．铁屑的净化 (1)实验步骤 ①一定量(m5.0 g)铁屑，放在烧杯中； ②加40 mL 0.1 mol·L－1 Na2CO3溶液，加热5～10 min； ③倾析法除去碱液； ④用水把铁屑上碱液冲洗干净，以防止在加入H2SO4后产生Na2SO4晶体混入FeSO4中； ⑤倾析法除去水； ⑥晾干(烘干较快)。 (2)实验改进 ①若用铁屑则按上述步骤操作，若用铁粉则建议省略净化步骤，因为铁粉本身纯度较高，且易在倾析时损失，而且不易干燥。 ②为缩短反应时间，应设法增大铁的表面积，最好选用刨花车间加工的生铁碎铁屑(丝)，或选用细弹簧弯曲状废铁；废旧铁丝纱窗也可，但净化处理、烘干后要剪成小段。 ③碳酸钠溶液洗涤后，增加水洗步骤，为制备实验产品纯度提供保证。 [注意事项] (1)避免使用锈蚀程度过大的铁屑，因其表面Fe2O3过多无法被铁完全还原，会导致Fe3＋留在溶液中而影响产品的质量。 (2)铁屑颗粒不宜太细，与酸反应时容易被反应产生的泡沫冲起浮在液面上或粘在锥形瓶壁而脱离溶液；小段细铁丝也有类似情况。 2．硫酸亚铁溶液的制备 实验步骤 注意事项、实验改进 (1)准确称量4.2 g铁粉并置于锥形瓶中，向盛有铁粉的锥形瓶内加入25 mL 3 mol·L－1 H2SO4； 硫酸的浓度不宜太大或太小。浓度小，反应慢；浓度太大，易产生Fe3＋、SO2，使溶液出现黄色，或形成块状黑色物。 (2)在酒精灯上加热(三脚架上隔石棉网)，使铁屑与硫酸完全反应(约50 min)，应不时地向锥形瓶中加水，以补充被蒸发掉的水分； 有恒温加热装置为最佳，控制温度在60 ℃左右。不要剧烈摇动锥形瓶，以防止氧化。 加热(可采用沸水浴加热，注意控制反应速率，以防反应过快而使反应液喷出)，并不断振荡锥形瓶； 边加热边补充水，但不能加水过多，尽可能保持溶液pH2，pH太高，Fe2＋易氧化成Fe3＋。分次补充少量水，防止FeSO4析出。 (3)趁热减压过滤，保留滤液； 趁热减压过滤，为防透滤可同时用两层滤纸，而且硫酸亚铁溶液应迅速转入蒸发皿中，以防止溶液在吸滤瓶中冷却而析出硫酸亚铁晶体，导致损失。 (4)向滤液中补加1～2 mL 3 mol·L－1硫酸溶液(防止亚铁离子在pH相对过高的情况下被氧化)，趁热转入蒸发皿中。 为保持溶液呈酸性，抑制水解，在反应基本结束后，加1 mL 3 mol·L－1 H2SO4溶液；趁热过滤，防止因冷却使FeSO4晶体析出而造成损失。 3.硫酸亚铁铵晶体的制备 实验步骤 注意事项、实验改进 (1)称取固体硫酸铵9.5 g，完全溶于装有12.6 mL微热蒸馏水的烧杯中(20