Question

硫酸亞鐵是一種重要的食品和飼料添加劑，為測定該補血劑樣品[主要成分是硫酸亞鐵晶體（FeSO₄?xH₂O）中鐵元素的含量，某化學興趣小組設計如圖實驗方案：
【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

 

，固體甲中含有的物質(zhì)是

 

；溶液乙中溶質(zhì)是

 

（2）寫出步驟①的化學方程式：

 

檢驗步驟①向廢液中加入A是否過量的方法是

 

；
【探究二】將FeSO₄轉化為Fe₂O₃，測定質(zhì)量變化操作流程如圖：
（3）步驟②中H₂O₂得到了Fe³⁺，加入過量的X發(fā)生的反應方程式

 

（4）步驟④中一系列操作依次是：

 

、洗滌、灼燒、冷卻、稱量得到ag固體，樣品補血劑中鐵元素的質(zhì)量為

 

（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，質(zhì)量增加12.6g，x的值

 

實驗中要持續(xù)通入氮氣，否則測出的x會

 

（填“偏大”、“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

 

（6）小明同學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，于是他得出結論硫酸亞鐵分解得到產(chǎn)物只有兩種．興趣小組同學經(jīng)過分析，得出小明的結論是錯誤的，他們的理由是

 

．

Answer 1

考點：實驗探究物質(zhì)的組成成分以及含量,常見氣體的檢驗與除雜方法,金屬的化學性質(zhì),書寫化學方程式、文字表達式、電離方程式,根據(jù)化學反應方程式的計算

專題：科學探究

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應是鐵，根據(jù)鐵與硫酸銅的反應寫出①的反應的方程式，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⁺轉化為氫氧化鐵沉淀，再轉化為氧化鐵，通過測定氧化鐵的質(zhì)量，計算補血劑中鐵元素的含量．
【探究三】
（5）有無水硫酸銅粉末變藍，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；
（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三種產(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，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)生的反應是鐵與硫酸銅的反應，化學方程式是：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片補血劑中鐵的質(zhì)量，所以每片補血劑含鐵元素的質(zhì)

ag× 112 160

10

=0.07ag；
【探究三】：
（5）圖1裝置B中無水硫酸銅粉末變藍，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的化學式可知鐵原子和水的個數(shù)比為1：x
 Fe₂O₃～2xH₂O
  160    36x  
  8g     12.6g   

160

36x

=

8g

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值會偏小；
二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色．
（6）由題意可知，硫酸亞鐵晶體加熱會失去結晶水，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、水和氧化鐵三種生成物．
故答為：【探究一】：（1）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；（2）Fe、Cu，Cu，Al₂（SO₄）₃、FeSO₄；
【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； （6）硫酸亞鐵完全分解后有二氧化硫、水和氧化鐵三種生成物．

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