探究用硫酸跟廢鐵屑反應(yīng)制備硫酸亞鐵晶體時硫酸的適宜

1、探究用硫酸跟廢鐵屑反應(yīng)制備硫酸亞鐵晶體時硫酸的適宜濃度一、問題的提出2004版的化學(xué)學(xué)生實驗手冊第三冊提到：制備硫酸亞鐵晶體的過程中，用稀硫酸好還是用濃硫酸好？我們在實驗室用標(biāo)簽為“稀硫酸”的溶液跟廢鐵屑反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡，得到淺綠色溶液，但沒有得到晶體。硫酸亞鐵晶體很有用，醫(yī)藥上作補血劑，醫(yī)治缺鐵性貧血。農(nóng)業(yè)上作植物制造葉綠素的催化劑，延長花的色、香等。二、問題的分析和問題的解決方法 1.分析得不到晶體的原因可能是：硫酸溶液太稀，硫酸溶液的加入量過多，硫酸亞鐵不容易結(jié)晶。2.解決問題的方法等質(zhì)量的鐵屑跟不同濃度的等體積的硫酸溶液反應(yīng)做對比實驗。三、實驗設(shè)計1.反應(yīng)原理 Fe+H2SO4=Fe

2、SO4+H2Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2OFe+Fe2(SO4)3=3FeSO42.實驗用品鐵屑、11硫酸溶液（濃硫酸與水的體積比，下同）、12硫酸溶液、13硫酸溶液、14硫酸溶液、15硫酸溶液、16硫酸溶液、17硫酸溶液、18硫酸溶液、19硫酸溶液、110硫酸溶液、稀氫氧化鈉溶液、硫氰化鉀溶液。燒杯（250mL、50mL）、玻璃棒、漏斗、漏斗架、濾紙、溫度計、酒精燈、鑷子、帶鐵圈的鐵架臺、石棉網(wǎng)、試管、培養(yǎng)皿、膠頭滴管、托盤天平。 3.實驗步驟（1）原料的處理把從工廠取來的約100g鐵屑放入250mL燒杯中，加入適量稀氫氧化鈉溶液浸兩天，除去鐵屑表面的油污，把鐵屑取出

3、用水洗滌。（2）硫酸亞鐵溶液的制取把8g鐵屑放入50mL燒杯中，加入20mL30mL稀硫酸，以使稀硫酸浸沒所有鐵屑為度。 加熱，攪拌，用溫度計測量溫度，控制反應(yīng)溫度5080，不要煮沸。用抽風(fēng)設(shè)備把產(chǎn)生的少量難聞氣體抽走。當(dāng)有少量氣泡出現(xiàn)時，取少量反應(yīng)液放入試管，滴入兩滴硫氰化鉀溶液，若不變紅，則反應(yīng)液不含F(xiàn)e3+。（3）硫酸亞鐵溶液的精制趁熱過濾，得淺綠色溶液。（4）結(jié)晶法制取硫酸亞鐵晶體 自然冷卻，過濾（濾液保留），用少量水洗滌，干燥。（5）把制得淺綠色的硫酸亞鐵晶體放入在一個小廣口瓶中，密封保存。各次實驗的情況如下表： 硫酸的濃度現(xiàn)象 反應(yīng)時間（分鐘）過濾情況析出晶體情況11 少量氣泡超過

4、30濾紙被溶穿，濾液無色沒有析出12 大量氣泡，燒杯壁附有較多黑色物質(zhì)30燒杯底、濾紙上有較多灰色晶體較長時間析出13大量氣泡，燒杯壁附有黑色物質(zhì)17濾紙上有灰色晶體析出 較長時間析出14大量氣泡，燒杯壁附有黑色物質(zhì)23 玻璃棒、燒杯壁和濾紙有較多晶體析出較快析出15大量氣泡，燒杯壁附有少量黑色物質(zhì) 25玻璃棒、燒杯壁和濾紙有較多晶體析出較14的快析出16 大量氣泡，反應(yīng)液很快出現(xiàn)淺綠色25玻璃棒、燒杯壁和濾紙有少量晶體析出較15的快析出 17大量氣泡，反應(yīng)液很快出現(xiàn)淺綠色23玻璃棒有少量晶體析出，燒杯壁和濾紙中沒有大量晶體析出 快速析出18較多氣泡。反應(yīng)液很快出現(xiàn)淺綠色21 玻璃棒、燒杯壁和

5、濾紙沒有晶體析出玻璃棒摩擦小燒杯內(nèi)壁析出晶體19較多氣泡。反應(yīng)液很快出現(xiàn)淺綠色 40玻璃棒、燒杯壁和濾紙沒有晶體析出玻璃棒摩擦小燒杯內(nèi)壁析出晶體110 較多氣泡。反應(yīng)液較快出現(xiàn)淺綠色40玻璃棒、燒杯壁和濾紙沒有晶體析出用玻璃棒摩擦小燒杯內(nèi)壁也沒有晶體析出 四、結(jié)果和討論 1.結(jié)果從反應(yīng)時間、過濾情況、析出晶體的速度來看，硫酸跟廢鐵屑制備硫酸亞鐵晶體時硫酸的適宜濃度為17至18之間較為理想。2.討論（1）結(jié)晶后的濾液保留，不能浪費。把小晶體培養(yǎng)成大晶體。我們曾培養(yǎng)出6粒長約1cm2cm硫酸亞鐵晶體。濃縮結(jié)晶，增加產(chǎn)量，降低成本。 （2）反應(yīng)后的濾渣要重新利用，降低成本。（3）要得到高純度的硫酸亞

6、鐵晶體，必須進行重結(jié)晶。（4）灰色晶體可能是無水硫酸亞鐵。取少量灰色晶體，加入少量水溶解，滴入氫氧化鈉溶液，出現(xiàn)灰綠色到紅棕色沉淀。（5）燒杯壁附有黑色物質(zhì)可能是鐵屑表面的發(fā)藍(lán)覆蓋物。（6）玻璃棒與燒杯內(nèi)壁時，產(chǎn)生了結(jié)晶核，玻璃棒摩擦小燒杯內(nèi)壁會析出晶體。 五、收獲與體會通過這次探索硫酸跟廢鐵屑制備硫酸亞鐵晶體時硫酸的適宜濃度的實驗。整個實驗由配制稀硫酸到設(shè)計實驗并把實驗付諸實踐，都是我們分工合作親自動手的。實驗最大的收獲是可以探索出硫酸的適宜濃度。使我們動腦動手相結(jié)合，使我們學(xué)會分工、學(xué)會團結(jié)互助，激發(fā)了我們的求知欲。我們的實驗?zāi)芰Χ加刑岣?。通過這些實驗我們還培養(yǎng)了正確處理數(shù)據(jù)的能力，更重要的是讓我們懂得科學(xué)的思維和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度。點評：要提高硫酸亞鐵晶體的產(chǎn)量。硫酸的濃度大小是關(guān)鍵。經(jīng)大崗中學(xué)的對“硫酸跟廢鐵屑反應(yīng)制取硫酸亞鐵晶體時硫酸的適宜濃度”課題的探究，得出硫酸的適宜濃度在17至18之間（濃硫酸與水的體積比）。該課題源于化學(xué)學(xué)生實驗手冊第三冊提到的制備硫酸亞鐵晶體的過程中，用稀硫酸好還是濃硫酸好？同學(xué)們不滿足簡單的“好不好”的結(jié)論，積極思考，提出更高的要求積極探索硫酸跟廢鐵屑反應(yīng)制取硫酸亞鐵晶體時硫酸的適宜濃度。該課題研究既涉及酸、堿的性質(zhì)；化學(xué)反應(yīng)發(fā)生與溫度、濃度的關(guān)系；反應(yīng)的速率和效度等等學(xué)科知識，又需要同學(xué)