Question

8．医学上经常用硫酸亚铁糖衣片给贫血患者补铁．某兴趣小组的同学对糖衣片中硫酸亚铁晶体的制备和组成产生了兴趣并对其进行探究．
探究Ⅰ：利用实验室的废水回收铜、制备硫酸亚铁晶体．如图1所示

（1）步骤①的化学方程式是Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）固体甲中含有的物质是Fe、Cu（填化学式，下同）；红色固体是Cu；溶液乙中的溶质是Al₂（SO₄）₃、FeSO₄．
探究Ⅱ：硫酸亚铁晶体（FeSO₄•xH₂O）的化学式．
【查阅资料】
（1）无水硫酸铜粉末遇水会变成蓝色的硫酸铜晶体．
（2）硫酸亚铁晶体加热时，先失去结晶水，高温会继续分解产生金属氧化物和气态非金属氧化物．
【进行实验】
该兴趣小组同学称取2.78g硫酸亚铁晶体（FeSO₄•xH₂O）样品按图2装置高温加热，使其完全分解，并对所得产物进行分析，并利用SDTQ600热分析仪对硫酸亚铁晶体热分解获得相关数据，绘制成图3所示关系图．

【数据分析】
（1）图2装置B中无水硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有水，该物质的质量为12.6gg．
（2）T₃℃时，发生的化学反应为：2FeSO₄ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+X↑+SO₃↑，其中X的化学式SO₂．
（3）装置C中氢氧化钠溶液的作用是吸收二氧化硫和三氧化硫．
（4）已知FeSO₄•xH₂O $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$FeSO₄+xH₂O；计算FeSO₄•xH₂O中的x=7．（写出计算过程）
【讨论交流】实验中要持续通入氮气，否则测出的x值会偏小（填偏大、偏小或不变）．

Answer 1

分析 探究Ⅰ：从含有硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铜的废水中回收铜和硫酸亚铁，加入的过量的金属A应是铁，根据铁与硫酸铜的反应写出①的反应的方程式，分析固体甲的成分及溶液乙中的溶质；
探究Ⅱ：【数据分析】（1）有无水硫酸铜粉末变蓝，说明产物中有水；
（2）根据化学反应前后原子种类和数目不改变；
（3）根据氧化铁的颜色、性质分析回答；
（4）根据质量守恒定律和化学式的意义进行计算．
【交流讨论】根据实验中要持续通入氮气的作用，分析x的变化．

解答 解：探究Ⅰ：由题意可知，从含有硫酸铝、硫酸亚铁和硫酸铜的废水中回收铜和硫酸亚铁，加入的过量的金属A应是铁．
（1）由上述分析可知，步骤①发生的反应是铁与硫酸铜的反应，化学方程式是：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）由于铁是过量的有剩余的铁，还有生成的铜．所以，固体甲中含有的物质是Fe、Cu；红色固体是Cu；由于铁不能与硫酸铝反应，所以溶液乙中的溶质是 Al₂（SO₄）₃、FeSO₄．
故答案为：（1）Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu．
（2）Fe、Cu；Cu；Al₂（SO₄）₃、FeSO₄．
探究Ⅱ：
【数据分析】
（1）图1装置B中无水硫酸铜粉末变蓝，质量增加12.6g，说明产物中有水，生成水的质量是12.6g．
（2）反应前后铁原子已经相等，所以X中不含铁原子，从化学方程式看反应前后X中含有一个硫原子和两个氧原子，故X是二氧化硫其化学式为SO₂
（3）二氧化硫和三氧化硫都能和氢氧化钠反应生成相应的盐，故氢氧化钠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）由题意和图象可知，生成水的质量是12.6g，生成的氧化铁的质量是8g．
通过FeSO₄•xH₂O的化学式可知铁原子和水的个数比为1：x
  Fe₂O₃～2xH₂O
  160    36x  
  8g     12.6g
$\frac{160}{8g}=\frac{36x}{12.6g}$
解得：x=7
故答案为：（1）水；12.6g；（2）SO₂
（3）吸收二氧化硫和三氧化硫；（4）x=7；
【交流讨论】实验中要持续通入氮气，将生成的水蒸气全部排出，否则测出的x值会偏小，
故答案为：偏小．

点评 该题考查了学生从资料中获得有效信息的能力、实验分析能力、根据化学式的计算能力，综合性强考查知识全面．