Question

某化学兴趣小组利用课余时间在实验室进行如下两个探究实验：
【探究一】利用废水回收铜，制备硫酸亚铁晶体．
（1）红色固体是

 

（填化学式）；溶液乙中溶质是

 

．
A、硫酸铝      B、硫酸亚铁      C、硫酸铝和硫酸亚铁    D、硫酸铜和硫酸铝
（2）写出步骤①的化学方程式：

 

；
【探究二】某硫酸亚铁晶体（FeSO₄?xH₂O）热分解研究并对x的测定
该兴趣小组同学称取ag硫酸亚铁晶体样品，先通干燥的氮气，然后按如图装置高温加热，使其完全分解，对所得产物进行探究．

（3）装置B中硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有

 

，称量反应后装置B，增重12.6g
（4）装置C中

 

，说明产物中还有SO₂．
查阅资料得知二氧化硫气体能与高锰酸钾溶液发生如下反应：
5SO₂+2KMnO₄+2H₂O═X+2MnSO₄+2H₂SO₄，则X的化学式是

 

．
（5）硫酸亚铁晶体完全分解后装置A中固体呈红棕色，放入足量稀盐酸，固体全部溶解，得到黄色溶液，则装置A中红棕色固体是

 

．
（6）D装置中球形干燥管的作用是

 

，氢氧化钠溶液的作用是

 

．
（7）反应结束后还要不断的通入氮气直至冷却，其目的是

 

．
【数据处理】
兴趣小组同学利用SDTQ600热分析仪对硫酸亚铁晶体（FeSO₄?xH₂O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量--分解温度的关系图（图2）
①根据图2中有关数据，可计算出FeSO₄?xH₂O中的x值是

 

（要求写出计算过程）．
②从理论上分析得出硫酸亚铁分解还生成另一物质SO₃，请写出T₃-T₄段发生反应的化学方程式

 

．
③上述试验中若将装置B和装置C进行调换，则测得FeSO₄?xH₂O中的x值会

 

（填“偏大”“偏小”或“不变”）

Answer 1

考点：物质的相互转化和制备,常见气体的检验与除杂方法,金属的化学性质,盐的化学性质,质量守恒定律及其应用,书写化学方程式、文字表达式、电离方程式

专题：物质的制备

分析：【探究一】从含有硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铜的废水中回收铜和硫酸亚铁，加入的过量的金属A应是铁，根据铁与硫酸铜的反应写出①的反应的方程式，分析固体甲的成分及溶液乙中的溶质；
【探究二】（3）根据硫酸铜粉末遇水生成蓝色的硫酸铜晶体分析产物．
（4）根据二氧化硫能使高锰酸钾褪色分析现象；根据质量守恒定律反应前后原子的种类及数目不变分析X．
（5）根据氧化铁的颜色，与盐酸反应的性质分析．
（6）根据球形干燥管能防止液体倒吸分析作用，根据氢氧化钠能与二氧化碳反应分析氢氧化钠溶液的作用；
（7）①运用质量守恒定律和根据化学方程式的计算解答．
②根据反应写出反应的方程式；
③根据气体先通入溶液时会引入水蒸气，分析对x值的影响．

解答：解：【探究一】：由题意可知，从含有硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铜的废水中回收铜和硫酸亚铁，加入的过量的金属A应是铁．
（1）由上述分析可知，步骤①发生的反应是铁与硫酸铜的反应，化学方程式是：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）由于铁与硫酸铜反应生成了铜和硫酸亚铁，所以红色固体是Cu；由于铁不能与硫酸铝反应，所以溶液乙中的溶质是 Al₂（SO₄）₃、FeSO₄．
【探究二】：
（3）装置B中硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有水，
（4）装置C中高锰酸钾褪色，说明产物中还有SO₂．在反应中5SO₂+2KMnO₄+2H₂O=2H₂SO₄+2MnSO₄+X，反应前含有5个硫原子，2个钾原子，2个锰原子，4个氢原子，20个氧原子，反应后已有4个氢原子，2个锰原子，4个硫原子，16个氧原子，根据质量守恒定律可知，X中含有2个钾原子，1个硫原子和4个氧原子，故X为K₂SO₄；
（5）红棕色固体放入足量稀盐酸，固体全部溶解，得到黄色溶液，说明该固体为氧化铁；
（6）D装置中球形干燥管的作用是防止溶液倒吸，氢氧化钠溶液的作用是：吸收二氧化硫、防止污染空气．
（7）装置内内充满了反应生成的水蒸气，反应结束后还要不断的通入氮气直至冷却，其目的是：把装置中的水蒸气全部赶入装置装置B中；
①通过FeSO₄?xH₂O的化学式可知铁原子和水的个数比为1：2x，由图象中的数据可知，
  Fe₂O₃～2xH₂O
  160     36x
   8g     12.6g
    x=7
②由题意和图象可知，硫酸亚铁受热分解生成了氧化铁二氧化硫和三氧化硫，反应的方程式是：2FeSO₄

△   .

Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
③气体先通入溶液时会引入水蒸气，会使计算的X值偏大．
故答为：【探究一】（1）Cu，C；（2）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
【探究二】（3）水；（4）高锰酸钾褪色，K₂SO₄；（5）氧化铁．（6）防止溶液倒吸，吸收二氧化硫、防止污染空气．（7）把装置中的水蒸气全部赶入装置装置B中，①7；②2FeSO₄

△   .

Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；③偏大．

点评：该题考查了学生从资料中获得有效信息的能力、实验分析能力、根据化学式的计算能力，综合性强考查知识全面．