Question

【題目】綠礬（FeSO47H2O）是硫酸法生產太白粉的主要副產物，可用于制備Fe2O3，復印用Fe3O4粉、還原鐵粉等，開發利用綠礬工藝是一項十分有意義的工作。某研究性小組展開了系列研究。

Ⅰ．制備Fe2O3

【資料一】

（1）無水硫酸銅遇水變成藍色的硫酸銅晶體。

（2）綠礬（FeSO47H2O）高溫分解產生一種金屬氧化物和幾種氣態非金屬氧化物。

（3）SO2是無色有窒息性臭味的有毒氣體，能使品紅溶液褪色。

甲同學用如下裝置制備Fe2O3并驗證綠礬受熱分解的其他產物：

實驗過程中發現：A中有 色固體生成，B中無水硫酸銅變藍，C中U形管內有無色晶體（SO3）析出，D中品紅溶液褪色，裝置E的作用是 ，綠礬高溫分解的化學方程式為 。

Ⅱ．制備Fe3O4

乙同學模擬生產復印用Fe3O4粉的實驗流程如下：

【資料二】Fe（OH）2是一種白色難溶于水的固體，在空氣中易被氧化。

FeSO4溶液中加入NaOH溶液，反應的化學方程式依次為：

① ，②4Fe（OH）2+O2+2H2O═4Fe（OH）2。

由沉淀a獲得Fe3O4的化學方程式為：Fe（OH）2+Fe（OH）2═Fe3O4+4H2O

若制取Fe（OH）2，采取的實驗操作是：向盛有5mL新制FeSO4溶液的試管中加入10滴植物油，然后用膠頭滴管加煮沸的NaOH溶液（驅趕O2），膠頭滴管的爭取使用方法是 （填字母）。

Ⅲ．制備還原鐵粉

制備還原鐵粉的工業流程如下：

（1）操作1的名稱是 ，NH4HCO3和FeSO4溶液反應的化學方程式為 。

（2）若將14.06g粗還原鐵粉（假設粗還原鐵粉中雜質僅含少量FexC）在氧氣流中完全反應，得到0.22g

CO2，將相同質量的粗還原鐵粉與足量稀硫酸反應，得到0.48gH2（FexC與稀硫酸反應不產生H2）。試通過計算確定FexC的化學式（請寫出計算過程） 。

（3）粗還原鐵粉經加工處理后變成純還原鐵粉，純還原鐵粉和水蒸氣在高溫條件下也可制得四氧化三鐵，同時生成一種氣體。其裝置如圖所示：

SAP材料吸水性強，濕潤的SAP材料能為該反應持續提供水蒸氣。實驗開始一段時間后，觀察到在肥皂液中有大量的氣泡產生，此氣泡用火柴即能點燃，同時有肥皂泡飄到空中。生成的氣體 是 ，干燥的SAP材料作用是 。

Answer 1

【答案】

Ⅰ．紅棕 吸收二氧化硫，防止污染空氣 2FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑

Ⅱ．FeSO4+2NaOH═Fe（OH）2↓+Na2SO4 D

Ⅲ．（1）過濾 FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O

（2）Fe2C

（3）氫氣 催化作用

【解析】

試題分析：

Ⅰ．綠礬（FeSO47H2O）高溫分解產生一種金屬氧化物和幾種氣態非金屬氧化物，由題意，會生成氧化鐵，故會觀察到A中有紅棕色固體生成。結晶水合物失去結晶水有水生成，無水硫酸銅遇水變成藍色的硫酸銅晶體，故B中無水硫酸銅變藍；C中U形管內有無色晶體（SO3）析出，D中品紅溶液褪色，說明有二氧化硫氣體生成，SO2是無色有窒息性臭味的有毒氣體，故裝置E的作用是吸收二氧化硫，防止污染空氣。綠礬高溫分解的化學方程式為2FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+ 14H2O↑。

Ⅱ．在FeSO4溶液中加入NaOH溶液后，會發生反應：FeSO4+2NaOH═Fe（OH）2↓+Na2SO4，生成白色的Fe（OH）2沉淀；白色的Fe（OH）2 極易被氧氣氧化，先迅速變為灰綠色，最終變為紅褐色的Fe（OH）3，反應：4 Fe（OH）2+O2 +2H2O═4 Fe（OH）3，膠頭滴管應垂直懸空，不能伸入或傾斜，若制取Fe（OH）2，采取的實驗操作是：向盛有5mL新制FeSO4溶液的試管中加入10滴植物油，然后用膠頭滴管加煮沸的NaOH溶液（驅趕O2），膠頭滴管的爭取使用方法是D；

Ⅲ．（1）操作1的名稱是過濾；硫酸亞鐵和碳酸氫銨反應生成碳酸鐵、硫酸銨、水和二氧化碳，化學方程式為：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；

（2）若將14.06g還原鐵粉（含少量FexC）在氧氣流中加熱，得到0.22gCO2，碳元素的質量=0.22g× =0.06g，

將相同質量的還原鐵粉與足量硫酸反應，得到0.48gH2，

依據反應方程式計算：設消耗鐵的質量為x

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，

56 2

x 0.48g

x=13.44g

FexC的質量=14.06g﹣13.44g=0.62g；

FexC的中鐵元素的質量=0.62g﹣0.06g=0.56g

則：56x：12=0.56g：0.06g

x=2

所以化學式為Fe2C；

（3）SAP材料吸水性強，濕潤的SAP材料能為該反應持續提供水蒸氣。實驗開始一段時間后，觀察到在肥皂液中有大量的氣泡產生，此氣泡用火柴即能點燃，同時有肥皂泡飄到空中。生成的氣體是氫氣，干燥的SAP材料作用是催化作用。