Question

某化學(xué)興趣小組利用課余時間在實驗室進(jìn)行如下兩個探究實驗：
【探究一】利用廢水回收銅，制備硫酸亞鐵晶體．
（1）紅色固體是

 

（填化學(xué)式）；溶液乙中溶質(zhì)是

 

．
A、硫酸鋁      B、硫酸亞鐵      C、硫酸鋁和硫酸亞鐵    D、硫酸銅和硫酸鋁
（2）寫出步驟①的化學(xué)方程式：

 

；
【探究二】某硫酸亞鐵晶體（FeSO₄?xH₂O）熱分解研究并對x的測定
該興趣小組同學(xué)稱取ag硫酸亞鐵晶體樣品，先通干燥的氮氣，然后按如圖裝置高溫加熱，使其完全分解，對所得產(chǎn)物進(jìn)行探究．

（3）裝置B中硫酸銅粉末變藍(lán)，說明產(chǎn)物中有

 

，稱量反應(yīng)后裝置B，增重12.6g
（4）裝置C中

 

，說明產(chǎn)物中還有SO₂．
查閱資料得知二氧化硫氣體能與高錳酸鉀溶液發(fā)生如下反應(yīng)：
5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═X+2MnSO₄+2H₂SO₄，則X的化學(xué)式是

 

．
（5）硫酸亞鐵晶體完全分解后裝置A中固體呈紅棕色，放入足量稀鹽酸，固體全部溶解，得到黃色溶液，則裝置A中紅棕色固體是

 

．
（6）D裝置中球形干燥管的作用是

 

，氫氧化鈉溶液的作用是

 

．
（7）反應(yīng)結(jié)束后還要不斷的通入氮氣直至冷卻，其目的是

 

．
【數(shù)據(jù)處理】
興趣小組同學(xué)利用SDTQ600熱分析儀對硫酸亞鐵晶體（FeSO₄?xH₂O）進(jìn)行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制成固體質(zhì)量--分解溫度的關(guān)系圖（圖2）
①根據(jù)圖2中有關(guān)數(shù)據(jù)，可計算出FeSO₄?xH₂O中的x值是

 

（要求寫出計算過程）．
②從理論上分析得出硫酸亞鐵分解還生成另一物質(zhì)SO₃，請寫出T₃-T₄段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式

 

．
③上述試驗中若將裝置B和裝置C進(jìn)行調(diào)換，則測得FeSO₄?xH₂O中的x值會

 

（填“偏大”“偏小”或“不變”）

Answer 1

考點：物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化和制備,常見氣體的檢驗與除雜方法,金屬的化學(xué)性質(zhì),鹽的化學(xué)性質(zhì),質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用,書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式

專題：物質(zhì)的制備

分析：【探究一】從含有硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸銅的廢水中回收銅和硫酸亞鐵，加入的過量的金屬A應(yīng)是鐵，根據(jù)鐵與硫酸銅的反應(yīng)寫出①的反應(yīng)的方程式，分析固體甲的成分及溶液乙中的溶質(zhì)；
【探究二】（3）根據(jù)硫酸銅粉末遇水生成藍(lán)色的硫酸銅晶體分析產(chǎn)物．
（4）根據(jù)二氧化硫能使高錳酸鉀褪色分析現(xiàn)象；根據(jù)質(zhì)量守恒定律反應(yīng)前后原子的種類及數(shù)目不變分析X．
（5）根據(jù)氧化鐵的顏色，與鹽酸反應(yīng)的性質(zhì)分析．
（6）根據(jù)球形干燥管能防止液體倒吸分析作用，根據(jù)氫氧化鈉能與二氧化碳反應(yīng)分析氫氧化鈉溶液的作用；
（7）①運用質(zhì)量守恒定律和根據(jù)化學(xué)方程式的計算解答．
②根據(jù)反應(yīng)寫出反應(yīng)的方程式；
③根據(jù)氣體先通入溶液時會引入水蒸氣，分析對x值的影響．

解答：解：【探究一】：由題意可知，從含有硫酸鋁、硫酸亞鐵和硫酸銅的廢水中回收銅和硫酸亞鐵，加入的過量的金屬A應(yīng)是鐵．
（1）由上述分析可知，步驟①發(fā)生的反應(yīng)是鐵與硫酸銅的反應(yīng)，化學(xué)方程式是：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）由于鐵與硫酸銅反應(yīng)生成了銅和硫酸亞鐵，所以紅色固體是Cu；由于鐵不能與硫酸鋁反應(yīng)，所以溶液乙中的溶質(zhì)是 Al₂（SO₄）₃、FeSO₄．
【探究二】：
（3）裝置B中硫酸銅粉末變藍(lán)，說明產(chǎn)物中有水，
（4）裝置C中高錳酸鉀褪色，說明產(chǎn)物中還有SO₂．在反應(yīng)中5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+2MnSO₄+X，反應(yīng)前含有5個硫原子，2個鉀原子，2個錳原子，4個氫原子，20個氧原子，反應(yīng)后已有4個氫原子，2個錳原子，4個硫原子，16個氧原子，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，X中含有2個鉀原子，1個硫原子和4個氧原子，故X為K₂SO₄；
（5）紅棕色固體放入足量稀鹽酸，固體全部溶解，得到黃色溶液，說明該固體為氧化鐵；
（6）D裝置中球形干燥管的作用是防止溶液倒吸，氫氧化鈉溶液的作用是：吸收二氧化硫、防止污染空氣．
（7）裝置內(nèi)內(nèi)充滿了反應(yīng)生成的水蒸氣，反應(yīng)結(jié)束后還要不斷的通入氮氣直至冷卻，其目的是：把裝置中的水蒸氣全部趕入裝置裝置B中；
①通過FeSO₄?xH₂O的化學(xué)式可知鐵原子和水的個數(shù)比為1：2x，由圖象中的數(shù)據(jù)可知，
  Fe₂O₃～2xH₂O
  160     36x
   8g     12.6g
    x=7
②由題意和圖象可知，硫酸亞鐵受熱分解生成了氧化鐵二氧化硫和三氧化硫，反應(yīng)的方程式是：2FeSO₄

△   .

Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
③氣體先通入溶液時會引入水蒸氣，會使計算的X值偏大．
故答為：【探究一】（1）Cu，C；（2）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
【探究二】（3）水；（4）高錳酸鉀褪色，K₂SO₄；（5）氧化鐵．（6）防止溶液倒吸，吸收二氧化硫、防止污染空氣．（7）把裝置中的水蒸氣全部趕入裝置裝置B中，①7；②2FeSO₄

△   .

Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；③偏大．

點評：該題考查了學(xué)生從資料中獲得有效信息的能力、實驗分析能力、根據(jù)化學(xué)式的計算能力，綜合性強考查知識全面．