Question

【題目】某化學興趣小組利用課余時間在實驗室進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 （填化學式）；溶液乙中溶質是 。

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

該興趣小組同學稱取ag硫酸亞鐵晶體樣品，先通干燥的氮氣，然后按下圖裝置高溫加熱，使其完全分解，對所得產物進行探究。

（3）裝置B中硫酸銅粉末變藍，說明產物中有 ，稱量反應后裝置B，增重12.6g

（4）裝置C中 ，說明產物中還有SO2。

查閱資料得知二氧化硫氣體能與高錳酸鉀溶液發生如下反應：

5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O X + 2MnSO4 + 2H2SO4，則X的化學式是 。

（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）反應結束后還要不斷的通入氮氣直至冷卻，其目的是 。

【數據處理】

興趣小組同學利用SDTQ600熱分析儀對硫酸亞鐵晶體（FeSO4xH2O）進行熱分解，獲得相關數據，繪制成固體質量--分解溫度的關系圖（圖2）

①根據圖2中有關數據，可計算出FeSO4xH2O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SO3，請寫出T3—T4段發生反應的化學方程式 。

③上述試驗中若將裝置B和裝置C進行調換，則測得FeSO4xH2O中的x值會 （填“偏大”“偏小”或“不變”）

Answer 1

【答案】（1）Cu；C （2）Fe+CuSO4=Cu+ FeSO4；（3）水；（4）高錳酸鉀溶液褪色；K2SO4；（5）Fe2O3；（6）防止溶液倒吸；吸收SO2氣體，防止污染空氣；（7）把裝置中水蒸氣全部趕入裝置B中；①X=7（計算過程完整）；②2FeSO4△ Fe2O3+ SO2↑+ SO3↑；③偏大

【解析】

試題分析：【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應是鐵；（1）由上述分析可知，步驟①發生的反應是鐵與硫酸銅的反應，化學方程式是：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu；（2）由于鐵與硫酸銅反應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，所以溶液乙中的溶質是 Al2（SO4）3、FeSO4．

【探究二】：（3）裝置B中硫酸銅粉末變藍，說明產物中有水；（4）裝置C中高錳酸鉀褪色，說明產物中還有SO2．在反應中5SO2+2KMnO4+2H2O=2H2SO4+2MnSO4+X，反應前含有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，根據質量守恒定律可知，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）裝置內內充滿了反應生成的水蒸氣，反應結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FeSO4xH2O的化學式可知鐵原子和水的個數比為1：2x，由圖象中的數據可知，

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．