綠礬(FeSO4?7H2O)、硫酸亞鐵銨(FeSO4?(NH42SO4?6H2O)是重要的化學(xué)化工試劑.工業(yè)上常利用機(jī)械加工行業(yè)產(chǎn)生的廢鐵屑為原料制備.這種廢鐵屑中;煊蠪eS(其它雜質(zhì)忽略不計),與稀硫酸反應(yīng)為:FeS+H2SO4=FeSO4+H2S↑,H2S有毒,水溶液名稱為氫硫酸.
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請回答下列問題:
(1)圖Ⅰ用于制備綠礬.錐形瓶中反應(yīng)產(chǎn)生綠礬,其中盛放的藥品或原料是
 
,發(fā)生的反應(yīng)除前述化學(xué)方程式外,還一定有 (寫化學(xué)方程式):
 

若知集氣瓶的作用是作安全瓶,燒杯中發(fā)生的反應(yīng)是:CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4,則燒杯中盛放的試劑是
 
,其作用為
 

(2)圖Ⅱ用于制備硫酸亞鐵銨(已知亞鐵鹽容易被氧化).在0~60℃的溫度范圍內(nèi),硫酸亞鐵銨在水中的溶解度比硫酸銨、硫酸亞鐵的溶解度小,所以硫酸亞鐵與硫酸銨的混合溶液冷卻至室溫便析出硫酸亞鐵銨.
具體操作:①打開活塞
 
,關(guān)閉活塞
 
,從
 
(填儀器名稱)中滴下稀H2SO4到250mL規(guī)格的錐形瓶中,充分反應(yīng).②待錐形瓶中的鐵屑快反應(yīng)完時,關(guān)閉活塞
 
,打開活塞
 
.③放置一段時間,試劑瓶底部將結(jié)晶出硫酸亞鐵銨.
實(shí)驗中氫氣的作用是
 
,
氫氧化鈉溶液的作用是
 

(3)在制備硫酸亞鐵的過程中,理論上控制鐵過量或酸過量均有利于防止Fe2+被氧化.設(shè)計兩個實(shí)驗:實(shí)驗一,控制酸過量;實(shí)驗二,控制鐵過量;其余步驟同,制得硫酸亞鐵銨,并對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢測.檢測結(jié)果如下:
 
序號 反應(yīng)物用量(n表示微粒個數(shù)) 產(chǎn)品質(zhì)量
1 n(H2SO4):n(Fe)>1:1 介于1級~Ⅱ級之間
2 n(H2SO4):n(Fe)<1:1 優(yōu)于1級
已知產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn):Fe3+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于0.005%,產(chǎn)品質(zhì)量定為Ⅰ級;Fe3+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于0.01%,產(chǎn)品質(zhì)量定為Ⅱ級,從實(shí)驗結(jié)果中,可得出制備硫酸亞鐵溶液時,反應(yīng)控制
 
過量為最佳.
(4)處理膠片的廢液中含大量AgNO3、Zn(NO32和Fe(NO32,若隨意排放不僅會造成嚴(yán)重的污染,而且造成資源浪費(fèi).某同學(xué)從上述的廢液中回收金屬銀并得到副產(chǎn)品綠礬(FeSO4?7H2O),其回收流程如下:
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操作②是
 
,固體A中含
 
,固體B是
 
,
x是
 
,y是
 
,x、y過量的共同作用是
 

(5)硫酸最古老的生產(chǎn)方法是:把綠礬(FeSO4?7H2O)裝入反應(yīng)器中加強(qiáng)熱,會流出油狀液體,并放出有刺激性氣味的氣體(SO2),反應(yīng)器中的固體變?yōu)榧t色.這個變化的過程可用兩個化學(xué)方式表示.
 

 
分析:(1)根據(jù)工業(yè)制備綠礬的原料進(jìn)行分析,根據(jù)制備綠礬是鐵和硫酸的反應(yīng)制備的進(jìn)行分析,
根據(jù)燒杯中發(fā)生的反應(yīng)是:CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4,可知硫化氫來自錐形瓶中,進(jìn)而確定燒杯中的物質(zhì)和作用,
(2)根據(jù)制備硫酸亞鐵銨,需要硫酸亞鐵,和硫酸銨,左邊的集氣瓶中已經(jīng)有了硫酸銨,需要利用中間的錐形瓶制備硫酸亞鐵,需要通過分液漏斗滴加硫酸,結(jié)合裝置中的反應(yīng)原理分析關(guān)閉和打開活塞的順序.
根據(jù)實(shí)驗操作和注意事項確定氫氣和氫氧化鈉的作用.
(3)根據(jù)產(chǎn)品級別的判斷標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合表中的硫酸和鐵的反應(yīng)比例進(jìn)行分析,
(4)根據(jù)操作②分離出液體和固體進(jìn)行分析,
根據(jù)溶液D中只有一種鹽是硫酸亞鐵,可以分析出Y是硫酸,B是銀,所以固體A就是鐵和銀,所以X就是鐵,將推出的各種物質(zhì)代入驗證即可,
(5)根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知紅色的物質(zhì)是氧化鐵,油狀的液體是濃硫酸進(jìn)行分析.
解答:解:(1)工業(yè)制備綠礬常用廢鐵屑和硫酸反應(yīng)進(jìn)行制取,故答案為:廢鐵屑和稀硫酸;廢鐵屑中一定含有鐵,鐵和硫酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣,故答案為:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;
燒杯中發(fā)生的反應(yīng)是:CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4,廢鐵屑中含有FeS,可知硫化氫來自錐形瓶中,所以燒杯中應(yīng)為硫酸銅溶液,故答案為:CuSO4溶液;
H2S有毒,水溶液名稱為氫硫酸,故答案為:吸收尾氣H2S.
(2)需要先制備硫酸亞鐵,就需要通過中間比較長的裝置滴加液體,錐形瓶中盛放廢鐵屑,制取時,先關(guān)閉A,不然會將生成的硫酸壓入左邊的瓶中,打開BC用氫氣將裝置內(nèi)的空氣排出,因為亞鐵鹽容易被氧化,制出硫酸亞鐵后,就需要打開A,關(guān)閉BC,將硫酸亞鐵壓入左邊的瓶中,使之反應(yīng),故答案為:BC,A;分液漏斗;BC,A
瓶中的空氣需要用氣體排出,硫酸亞鐵也需要?dú)怏w將其壓入反應(yīng)容器中,故答案為:①排盡整個裝置中的空氣,防止FeSO4被氧化 ②將硫酸亞鐵溶液壓入飽和碳酸銨溶液
因為H2S有毒,水溶液名稱為氫硫酸,需要被吸收,故答案為:吸收尾氣H2S
(3)硫酸和鐵的質(zhì)量比確定了產(chǎn)品的級別,從Fe3+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于0.005%,產(chǎn)品質(zhì)量定為Ⅰ級;Fe3+的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于0.01%,產(chǎn)品質(zhì)量定為Ⅱ級,可以看出,三價鐵的含量越低級別越高,從表中可以看出,只要控制鐵過量,產(chǎn)品級別就高,故答案為:鐵,
(4)過濾操作是將固體從液體中分離的一種操作,經(jīng)過②后,分離出液體和固體,故答案為:過濾  
溶液D中只有一種鹽是硫酸亞鐵,可以分析出Y是硫酸,B是銀,所以固體A就是鐵和銀,所以X就是鐵,過量的鐵是為了將硝酸亞鐵中的鐵全部置換出來,過量的硫酸是為了將鐵全部反應(yīng)完,故答案為:銀、鐵,銀,鐵,稀硫酸,使反應(yīng)完全
(5)綠礬(FeSO4?7H2O)加熱后生成了氧化鐵、二氧化硫,還有濃硫酸,故答案為:①2FeSO4?7H2O
  △  
.
 
Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O;②SO3+H2O═H2SO4
點(diǎn)評:該題的難度比較大,閱讀量多,在做這類題時,對題意要理解透,找出有用的物質(zhì),然后根據(jù)問題結(jié)合所學(xué)的知識進(jìn)行解答.
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