人教版 (新课标)选修6 实验化学课题二 物质的制备第1课时导学案

这是一份人教版 (新课标)选修6 实验化学课题二 物质的制备第1课时导学案，共3页。学案主要包含了物质制备方案的选择原则，硫酸亚铁铵的制备实验注意事项等内容，欢迎下载使用。

①条件合适，操作方便；②设计合理，步骤简单；③原料易得，价格低廉；④产物纯净，产量较高；⑤易于分离，污染物少。
二、硫酸亚铁铵的制备实验注意事项
1．铁屑的选择：
(1)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。
(2)避免使用锈蚀程度过大的铁屑，因其表面Fe2O3过多，会导致Fe3＋留在溶液中而影响产品的质量。
(3)市售的清洁用钢丝球不适合作为原料，因为钢丝球中金属铬、镍含量较高，最终会导致铬、镍化合物进入产品而显墨绿色。
2．铁屑先要除去油污，因为废铁屑表面有油污，如果不除去不利于铁屑与硫酸的反应。根据盐类水解知识可知，升高温度，促进Na2CO3的水解，溶液碱性增强，去油污能力增强，所以除污用热碳酸钠溶液。铁屑与碳酸钠溶液加热除油后用倾析法倒掉溶液，先用自来水再用蒸馏水将铁屑洗涤干净，可以用pH试纸检验洗涤液的pH来确定铁屑是否洗净，然后干燥称量。
3．与铁屑反应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。为加快反应速率需加热，但最好控温在60 ℃以下。
4．反应中铁要稍过量。铁与稀硫酸反应临近结束时，可剩下一点铁屑，这是因为有Fe存在可以还原氧化生成的Fe3＋，保证Fe2＋稳定、纯净地存在，减少产物中的Fe3＋杂质。硫酸亚铁的制备要振荡，及时使铁屑回落进入酸液反应。注意分次补充少量水，可防止FeSO4析出，也可控制硫酸浓度不过大。
5．硫酸亚铁的制备反应基本结束后，为防止水解，加1 mL H2SO4溶液；为防止因冷却使FeSO4晶体析出而造成损失，采用趁热过滤，因为FeSO4在低温时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有FeSO4·7H2O析出。过滤完后用少量的热水洗涤2～3次，但所用热水不可过多，否则后面浓缩结晶溶液时所用时间较长。
6．注意计算(NH4)2SO4的用量，基本保持(NH4)2SO4和FeSO4的物质的量之比是1∶1，溶解之前按溶解度计算蒸馏水的用量并煮沸。
7．蒸发浓缩初期要搅拌，发现结晶薄膜出现后停止搅拌，冷却后可结晶得到颗粒较大或块状的晶体，便于分离、产率高、质量好。
8．最后得到的(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O晶体，用无水乙醇洗涤2～3次，洗去晶体表面附着的水分。洗涤莫尔盐用无水乙醇，不能用水。莫尔盐不溶于乙醇，但易溶于水，用无水乙醇可以除去水，易于干燥。
知识点1 物质制备原理的设计
【例题1】 在实验室进行物质制备实验，下列从原料及试剂分别制取相应的最终产物的设计中，理论上正确、操作上可行、经济上合理的是( )。
A．Ceq \(――→,\s\up7(在空气中点燃))COeq \(――→,\s\up7(CuO),\s\d5(△))CO2eq \(――→,\s\up7(NaOH溶液))Na2CO3
B．Cueq \(――→,\s\up7(AgNO3溶液))Cu(NO3)2溶液eq \(――→,\s\up7(结晶))Cu(NO3)2·xH2O晶体
C．Feeq \(――→,\s\up7(点燃))Fe2O3eq \(――→,\s\up7(H2SO4))Fe2(SO4)3溶液
D．CaOeq \(――→,\s\up7(H2O))Ca(OH)2溶液eq \(――→,\s\up7(Na2CO3溶液))NaOH溶液
解析：A项中，让碳在空气中燃烧生成产物CO，可行性差，经济上也不合理，步骤COeq \(――→,\s\up7(CuO))CO2多余，且要生成Na2CO3，NaOH需过量，因此CO2的量不好控制；B项中，虽然原理上可行，但硝酸银的价格太高，经济上不合理；C项中Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4，原理上不正确；D项符合要求。
答案：D
点拨：本题是对物质制备优化路径选择的考查。物质的制备过程要考虑反应的科学性(能进行)、可行性(可控)、经济性(转化率高，速度快)、安全(无污染等)。
知识点2 硫酸亚铁铵的制备
【例题2】 根据硫酸亚铁铵的制备实验，回答下列问题：
(1)加入(NH4)2SO4的质量为__________〔用含m1(Fe)、m2(Fe)的代数式表示〕。
(2)制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤而不用蒸馏水，根据是________________。
(3)浓缩时能否蒸发至干，为什么？________________________________________。
(4)制取FeSO4时，加入的Fe为什么要过量？______________________。
解析：(1)根据反应掉的铁的质量m(Fe)＝m1(Fe)－m2(Fe)。进而可计算生成FeSO4的物质的量。确定(NH4)2SO4质量的方法：Fe～FeSO4～(NH4)2SO4，m〔(NH4)2SO4〕＝eq \f(m1Fe－m2Fe,56)×132＝eq \f(33[m1Fe－m2Fe],14)。(2)洗涤莫尔盐用无水乙醇，不能用水。莫尔盐不溶于乙醇，但易溶于水，用无水乙醇可以除去水，易于干燥。(3)浓缩结晶莫尔盐时要用小火加热，加热浓缩初期可轻微搅拌，但注意观察晶膜，若有晶膜出现，则停止加热，防止莫尔盐失水。更不能蒸发至干，蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中，晶体可能会受热分解或被氧化。(4)剩下一点铁屑，可以还原氧化生成的Fe3＋，保证Fe2＋稳定、纯净地存在，减少产物中的Fe3＋杂质。
答案：(1)eq \f(33[m1Fe－m2Fe],14)
(2)减少晶体在洗涤时的溶解
(3)不能。因为①蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中；②蒸干时晶体会受热分解或被氧化
(4)防止Fe2＋被氧化成Fe3＋
点拨：实验要使硫酸亚铁和硫酸铵之间的物质的量相等，关键之一是铁屑的称量要准确，因此两次称量铁屑的质量时要充分干燥，保证m1(Fe)和m2(Fe)准确；另外在过滤FeSO4溶液时要趁热过滤，否则FeSO4在过滤时会析出，使得到的硫酸亚铁减少。而硫酸铵的质量是根据m1(Fe)－m2(Fe)计算得出的，如果FeSO4损失会使(NH4)2SO4的物质的量偏大。