Question

【題目】⑴ 工業(yè)廢料石膏(CaSO42H2O)可以“變廢為寶”，用于生產(chǎn)氧化鈣、硫酸鉀、電石(化學(xué)名稱為碳化鈣)等。某研究性學(xué)習(xí)小組展開了如下研究。

高純CaO的制備

【資料卡】

Ⅰ.石膏(CaSO42H2O)與碳粉高溫煅燒生成氧化鈣和幾種氣態(tài)非金屬氧化物。

Ⅱ.無水硫酸銅遇水變成藍(lán)色的硫酸銅晶體。

Ⅲ.SO2能使品紅溶液褪色，也能使澄清石灰水變渾濁，還能被高錳酸鉀溶液氧化而除去。

甲同學(xué)用如下裝置制備CaO并驗證石膏與焦炭高溫反應(yīng)的其他產(chǎn)物。

實驗過程中發(fā)現(xiàn)：B中無水硫酸銅變藍(lán)，__________________現(xiàn)象證明有SO2生成，裝置D的作用________________，當(dāng)觀察到_____________現(xiàn)象證明有CO2生成。寫出石膏與碳粉在高溫條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________。

⑵ 鋁鐵合金在微電機(jī)中有廣泛應(yīng)用，某興趣小組為利用廢棄的鋁鐵合金設(shè)計了如下實驗流程制備聚合硫酸鐵和明礬：

① 浸泡、過濾過程中加入過量的試劑X目的是_______。試劑X是一種常見的強(qiáng)堿，明礬是一種硫酸鹽，化學(xué)式為KAl(SO4)2·12H2O。

② 聚合硫酸鐵是一種無毒無害、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、能與水混溶的新型混凝劑，微溶于乙醇，其化學(xué)式可表示為[Fe2(OH)x(SO4)y]n。

a 最適合作為混凝劑聚合硫酸鐵的洗滌液為__________，選擇該洗滌液的優(yōu)點_______、_________。

b 請用含y的代數(shù)式表示x的數(shù)值：x =________。

c 水解過程中，溶液的pH與x的關(guān)系如下圖所示。溶液的pH=3.0時聚合硫酸鐵中x的數(shù)值達(dá)到最大值。加入試劑 Fe2O3目的是__________。

Answer 1

【答案】 C中品紅溶液褪色 吸收（或者除去）SO2 E中品紅不褪色（或者無明顯變化）、F中澄清石灰水變渾濁 2CaSO42H2O + C 2CaO+2SO2↑+CO2↑+4H2O 將鋁、鐵分離 乙醇（酒精） 聚合硫酸鐵微溶于乙醇（酒精） 乙醇（酒精）易揮發(fā)便于干燥 6-2y 調(diào)節(jié)混合溶液的pH

【解析】(1)高純CaO的制備實驗過程中發(fā)現(xiàn)：B中無水硫酸銅變藍(lán)(說明生成了水)；根據(jù)信息提示“SO2能使品紅溶液褪色“，而結(jié)論是證明有二氧化硫生成，所以對應(yīng)的現(xiàn)象為C中的品紅溶液褪色現(xiàn)象；裝置D是吸收二氧化硫，而導(dǎo)致高錳酸鉀褪色；E裝置的作用是證明二氧化硫已經(jīng)完全被吸收，后面若石灰水變渾濁，則是二氧化碳所致，而非二氧化硫．所以證明二氧化碳生成的現(xiàn)象是裝置 E中無明顯變化(無二氧化硫的干擾)和裝置F中 澄清石灰水變渾濁現(xiàn)象(有二氧化碳)；碳粉在高溫條件下生成氧化鈣、水、二氧化碳和二氧化硫，對應(yīng)的化學(xué)方程式為2CaSO42H2O+C 4H2O↑+2CaO+2SO2↑+CO2↑。

(2) ①浸泡、過濾過程中加入過量的試劑X目的是將鋁、鐵分離．由于鋁是良性金屬，既能與酸反應(yīng)，也能與強(qiáng)堿反應(yīng)，所以應(yīng)該是加入了強(qiáng)堿，而根據(jù)明礬的化學(xué)式為KAl（SO4）212H2O可知組成元素含有鉀，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知加入的強(qiáng)堿試劑X 應(yīng)為 KOH．聚合硫酸鐵是一種無毒無害、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、能與水混溶的新型混凝劑，微溶于乙醇，其化學(xué)式可表示為[Fe2(OH)x(SO4)y]n；②絮凝原理參照明礬進(jìn)行分析，所以混凝劑聚合硫酸鐵可用于凈水的原理是：聚合硫酸鐵具有吸附作用，吸附懸浮顆粒，形成較大顆粒而沉降；根據(jù)化合物中化合價的代數(shù)和為零，且鐵為+3價，氫氧根為-1價，硫酸根為-2價，則有（+3）×2+（-1）×x+（-2）×y=0．則有x=6-2y；水解過程中，溶液的pH與x的關(guān)系如圖2所示．由圖可知溶液的pH=3時聚合硫酸鐵中x的數(shù)值達(dá)到最大值．所以加入試劑 Fe2O3的目的是調(diào)節(jié)混合溶液pH到3，以使聚合硫酸鐵中x的數(shù)值達(dá)到最大值。