Question

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(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(chǎn)物進行探究。

（3）裝置B中硫酸銅粉末變藍，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】
興趣小組同學利用SDTQ600熱分析儀對硫酸亞鐵晶體（FeSO₄?xH₂O）進行熱分解，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)的化學方程式    。
③上述試驗中若將裝置B和裝置C進行調(diào)換，則測得FeSO₄?xH₂O中的x值會     （填“偏大”“偏小”或“不變”）

Answer 1

（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

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(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，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．