Question

6．硫酸亞鐵是一種重要的食品和飼料添加劑，為測定該補(bǔ)血劑樣品[主要成分是硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）中鐵元素的含量，某化學(xué)興趣小組設(shè)計以下實驗方案：
[探究一]利用廢水回收銅，制備硫酸亞鐵晶體：

（1）加入固體A是Fe，固體甲中含有的物質(zhì)是Fe和Cu；溶液乙中溶質(zhì)是Al₂（SO₄）₃、FeSO₄．
（2）寫出步驟①的化學(xué)方程式：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu，檢驗步驟①向廢液中加入A是否過量的物理方法是繼續(xù)向廢液中加入稀硫酸，看是否有氣泡產(chǎn)生．
[探究二]將FeSO₄轉(zhuǎn)化為Fe₂O₃，測定質(zhì)量變化操作流程如下：

（3）步驟②中H₂O₂得到了Fe₂（SO₄）₃，加入過量的X發(fā)生的反應(yīng)③方程式Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄ ．
（4）步驟④中一系列操作依次是：過濾、洗滌、灼燒、冷卻、稱量得到ag固體，樣品補(bǔ)血劑中鐵元素的質(zhì)量為0.07ag（用含a的代數(shù)式表示）．
[探究三]某硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）熱分解研究
（5）該興趣小組同學(xué)稱取27.8g硫酸亞鐵晶體樣品按圖1高溫加熱，使其完全分解，對所得產(chǎn)物進(jìn)行探究，并通過稱量裝置B質(zhì)量測出x的值．

裝置B中硫酸銅粉末變藍(lán)，質(zhì)量增加12.6g，x的值7；實驗中要持續(xù)通入氮氣，否則測出的x會偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“不變”）；裝置C中高錳酸鉀溶液褪色，說明產(chǎn)物中還有二氧化硫．裝置D 的作用是吸收二氧化硫防止污染空氣．
（6）楊龍宇同學(xué)收集到硫酸亞鐵完全分解后的固體呈紅棕色，放入足量稀鹽酸，固體全部溶解，得到黃色溶液，于是他得出結(jié)論硫酸亞鐵分解得到產(chǎn)物“只有兩種”，你認(rèn)為楊龍宇得出的結(jié)論是錯誤（錯誤或正確）的，請寫出m→n的化學(xué)方程式：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．

Answer 1

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】由流程圖可知，該實驗原理為：將藥品中的Fe²⁺形成溶液，將Fe²⁺氧化為Fe³⁺，使Fe³⁺轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，再轉(zhuǎn)化為氧化鐵，通過測定氧化鐵的質(zhì)量，計算補(bǔ)血劑中鐵元素的含量．
【探究三】
（5）有無水硫酸銅粉末變藍(lán)，說明產(chǎn)物中有水，水的質(zhì)量為12.6g，根據(jù)水和氧化鐵的質(zhì)量求x的值；根據(jù)實驗中要持續(xù)通入氮氣的作用，分析x的變化；二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色；二氧化硫有毒，要進(jìn)行尾氣處理．
（6）據(jù)題意分析紅棕色固體為氧化鐵，故硫酸亞鐵完全分解后得四種產(chǎn)物．

解答 解：【探究一】：（1）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．由于鐵是過量的有剩余的鐵，還有生成的銅．所以，固體甲中含有的物質(zhì)是Fe、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．
（2）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．步驟①向廢液中加入的A是鐵，檢驗鐵是否過量的方法是繼續(xù)向廢液中加入稀硫酸，看是否有氣泡產(chǎn)生；
【探究二】：
（3）步驟②中H₂O₂得到了Fe³⁺，加入過量的X發(fā)生的反應(yīng)方程式為：Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄
（4）步驟④中一系列處理是由氫氧化鐵懸濁液最終轉(zhuǎn)化為氧化鐵，需要過濾、洗滌的氫氧化鐵，然后灼燒生成氧化鐵，冷卻后稱量氧化鐵的質(zhì)量；
ag氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量即為10片補(bǔ)血劑中鐵的質(zhì)量，所以每片補(bǔ)血劑含鐵元素的質(zhì)$\frac{ag×\frac{112}{160}}{10}$=0.07ag；
【探究三】：
（5）圖1裝置B中無水硫酸銅粉末變藍(lán)，質(zhì)量增加12.6g，說明產(chǎn)物中有水，生成水的質(zhì)量是12.6g．生成的氧化鐵的質(zhì)量是8g．
通過FeSO₄•xH₂O的化學(xué)式可知鐵原子和水的個數(shù)比為1：x
 Fe₂O₃～2xH₂O
  160    36x  
  8g     12.6g   
$\frac{160}{8g}$=$\frac{36x}{12.6g}$ 
解得：x=7
實驗中要持續(xù)通入氮氣，將生成的水蒸氣全部排出，否則測出的x值會偏��；
二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色．二氧化硫有毒，要進(jìn)行尾氣處理，裝置D吸收二氧化硫防止污染空氣．
（6）由題意可知，硫酸亞鐵晶體加熱會失去結(jié)晶水，高溫會繼續(xù)分解產(chǎn)生金屬氧化物和非金屬氧化物，結(jié)合A中固體呈紅棕色，放入足量稀鹽酸，固體全部溶解，得到黃色溶液的信息，可判斷紅色固體是Fe₂O₃，故硫酸亞鐵完全分解后有二氧化硫、三氧化硫、水和氧化鐵四種生成物．由圖2可知硫酸亞鐵完全分解
分兩步，第一步硫酸亞鐵晶體失去結(jié)晶水，第二步是硫酸亞鐵轉(zhuǎn)化為二氧化硫、三氧化硫和氧化鐵，方程式為：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
故答案為：【探究一】：（1）Fe，F(xiàn)e和Cu，Al₂（SO₄）₃、FeSO₄；
（2）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；繼續(xù)向廢液中加入稀硫酸，看是否有氣泡產(chǎn)生；
【探究二】：（3）Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄
（4）過濾；0.07ag
【探究三】：（5）7，偏小，二氧化硫； 吸收二氧化硫防止污染空氣（6）錯誤；2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．

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(qiáng)考查知識全面．