Question

8．醫(yī)學(xué)上經(jīng)常用硫酸亞鐵糖衣片給貧血患者補(bǔ)鐵．某興趣小組的同學(xué)對(duì)糖衣片中硫酸亞鐵晶體的制備和組成產(chǎn)生了興趣并對(duì)其進(jìn)行探究．
探究Ⅰ：利用實(shí)驗(yàn)室的廢水回收銅、制備硫酸亞鐵晶體．如圖1所示

（1）步驟①的化學(xué)方程式是Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）固體甲中含有的物質(zhì)是Fe、Cu（填化學(xué)式，下同）；紅色固體是Cu；溶液乙中的溶質(zhì)是Al₂（SO₄）₃、FeSO₄．
探究Ⅱ：硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）的化學(xué)式．
【查閱資料】
（1）無(wú)水硫酸銅粉末遇水會(huì)變成藍(lán)色的硫酸銅晶體．
（2）硫酸亞鐵晶體加熱時(shí)，先失去結(jié)晶水，高溫會(huì)繼續(xù)分解產(chǎn)生金屬氧化物和氣態(tài)非金屬氧化物．
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】
該興趣小組同學(xué)稱取2.78g硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）樣品按圖2裝置高溫加熱，使其完全分解，并對(duì)所得產(chǎn)物進(jìn)行分析，并利用SDTQ600熱分析儀對(duì)硫酸亞鐵晶體熱分解獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制成圖3所示關(guān)系圖．

【數(shù)據(jù)分析】
（1）圖2裝置B中無(wú)水硫酸銅粉末變藍(lán)，說(shuō)明產(chǎn)物中有水，該物質(zhì)的質(zhì)量為12.6gg．
（2）T₃℃時(shí)，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：2FeSO₄ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+X↑+SO₃↑，其中X的化學(xué)式SO₂．
（3）裝置C中氫氧化鈉溶液的作用是吸收二氧化硫和三氧化硫．
（4）已知FeSO₄•xH₂O $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$FeSO₄+xH₂O；計(jì)算FeSO₄•xH₂O中的x=7．（寫出計(jì)算過(guò)程）
【討論交流】實(shí)驗(yàn)中要持續(xù)通入氮?dú)猓�否則測(cè)出的x值會(huì)偏�。ㄌ钇�大、偏小或不變）．

Answer 1

分析 探究Ⅰ：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(guò)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Ⅱ：【數(shù)據(jù)分析】（1）有無(wú)水硫酸銅粉末變藍(lán)，說(shuō)明產(chǎn)物中有水；
（2）根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后原子種類和數(shù)目不改變；
（3）根據(jù)氧化鐵的顏色、性質(zhì)分析回答；
（4）根據(jù)質(zhì)量守恒定律和化學(xué)式的意義進(jìn)行計(jì)算．
【交流討論】根據(jù)實(shí)驗(yàn)中要持續(xù)通入氮?dú)獾淖饔茫�分析x的變化．

解答 解：探究Ⅰ：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(guò)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(xué)方程式是：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）由于鐵是過(guò)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；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．
故答案為：（1）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）Fe、Cu；Cu；Al₂（SO₄）₃、FeSO₄．
探究Ⅱ：
【數(shù)據(jù)分析】
（1）圖1裝置B中無(wú)水硫酸銅粉末變藍(lán)，質(zhì)量增加12.6g，說(shuō)明產(chǎn)物中有水，生成水的質(zhì)量是12.6g．
（2）反應(yīng)前后鐵原子已經(jīng)相等，所以X中不含鐵原子，從化學(xué)方程式看反應(yīng)前后X中含有一個(gè)硫原子和兩個(gè)氧原子，故X是二氧化硫其化學(xué)式為SO₂
（3）二氧化硫和三氧化硫都能和氫氧化鈉反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽，故氫氧化鈉溶液的作用就是吸收二氧化硫和三氧化硫，故答案：吸收二氧化硫和三氧化硫；
（4）由題意和圖象可知，生成水的質(zhì)量是12.6g，生成的氧化鐵的質(zhì)量是8g．
通過(guò)FeSO₄•xH₂O的化學(xué)式可知鐵原子和水的個(gè)數(shù)比為1：x
  Fe₂O₃～2xH₂O
  160    36x  
  8g     12.6g
$\frac{160}{8g}=\frac{36x}{12.6g}$
解得：x=7
故答案為：（1）水；12.6g；（2）SO₂
（3）吸收二氧化硫和三氧化硫；（4）x=7；
【交流討論】實(shí)驗(yàn)中要持續(xù)通入氮?dú)�，將生成的水蒸氣全部排出，否則測(cè)出的x值會(huì)偏小，
故答案為：偏�。�

點(diǎn)評(píng) 該題考查了學(xué)生從資料中獲得有效信息的能力、實(shí)驗(yàn)分析能力、根據(jù)化學(xué)式的計(jì)算能力，綜合性強(qiáng)考查知識(shí)全面．