Thí nghiệm điều chế muối kết tinh FeSO4.nH2O (X) được tiến hành như sau:
• Bước 1: Cho 12 gam Fe nguyên chất vào 100 mL dung dịch H2SO4 15% có khối lượng riêng 1,10 g/cm³. Hỗn hợp được lắc đều đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn. Lọc dung dịch thu được, chuyển vào bình nón, thêm vài giọt dung dịch H2SO4 loãng. Hàn kín bình nón rồi làm lạnh đến nhiệt độ phòng và để yên trong hai ngày.
• Bước 2: Tiến hành lọc hỗn hợp trong bình nón, tách lấy chất rắn kết tinh. Phần dung dịch thu được, cho bay hơi một nửa khối lượng trong khí quyển CO2 sau đó để yên ở 20°C trong bình hàn kín trong hai ngày rồi lọc tách lấy chất kết tinh.
• Bước 3: Toàn bộ chất kết tinh ở bước 2 được rửa với cồn, làm khô nhanh trong giấy lọc. Kết quả thu được 32 gam tinh thể muối X (màu xanh) chứa 11,51% khối lượng lưu huỳnh.
Cho các phát biểu sau:
(1) Việc thêm vài giọt dung dịch H2SO4 loãng ở bước 1 nhằm mục đích chính là giảm sự thuỷ phân của muối sắt.
(2) Ở bước 2, có thể thay khí CO2 bằng khí N2.
(3) Hiệu suất của cả quá trình điều chế tinh thể X là 81,12%.
(4) Ở bước 1, có thể thay dung dịch H2SO4 15% bằng dung dịch H2SO4 80% để tăng tốc độ phản ứng.
(5) Tinh thể X có công thức là FeSO4.7H2O.
Liệt kê các phát biểu đúng theo thứ tự từ nhỏ đến lớn (ví dụ 1234,…)
Câu trả lời tốt nhất
(1) Đúng, trong dung dịch Fe2+ bị thủy phân:
Fe2+ + 2H2O ⇋ Fe(OH)2 + 2H+
Thêm vài giọt H2SO4 (tăng nồng độ H+) sẽ ngăn chặn quá trình thủy phân này.
(2) Đúng, các thao tác với Fe2+ cần thực hiện trong môi trường không có khí O2 (vì Fe2+ rất dễ bị oxi hóa), vì vậy dùng CO2 hay N2 đều được (hai khí này không oxi hóa được Fe2+).
(3) Sai:
Ban đầu: nFe = 0,2143 mol và nH2SO4 = 100.1,1.15%/98 = 0,1684 mol
—> nFeSO4 = 0,1684 mol
FeSO4.nH2O có %S = 32/(18n + 152) = 11,51%
—> n = 7
—> nFeSO4.7H2O = 32/278 = 0,1151 mol
—> H = 0,1151/0,1684 = 68,35%
(4) Sai, acid H2SO4 càng đặc Fe sẽ tan càng chậm (do bị thụ động hóa) và sản phẩm lẫn cả Fe3+.
(5) Đúng
