Question

【题目】绿矾（FeSO47H2O）是硫酸法生产太白粉的主要副产物，可用于制备Fe2O3，复印用Fe3O4粉、还原铁粉等，开发利用绿矾工艺是一项十分有意义的工作。某研究性小组展开了系列研究。

Ⅰ．制备Fe2O3

【资料一】

（1）无水硫酸铜遇水变成蓝色的硫酸铜晶体。

（2）绿矾（FeSO47H2O）高温分解产生一种金属氧化物和几种气态非金属氧化物。

（3）SO2是无色有窒息性臭味的有毒气体，能使品红溶液褪色。

甲同学用如下装置制备Fe2O3并验证绿矾受热分解的其他产物：

实验过程中发现：A中有 色固体生成，B中无水硫酸铜变蓝，C中U形管内有无色晶体（SO3）析出，D中品红溶液褪色，装置E的作用是 ，绿矾高温分解的化学方程式为 。

Ⅱ．制备Fe3O4

乙同学模拟生产复印用Fe3O4粉的实验流程如下：

【资料二】Fe（OH）2是一种白色难溶于水的固体，在空气中易被氧化。

FeSO4溶液中加入NaOH溶液，反应的化学方程式依次为：

① ，②4Fe（OH）2+O2+2H2O═4Fe（OH）2。

由沉淀a获得Fe3O4的化学方程式为：Fe（OH）2+Fe（OH）2═Fe3O4+4H2O

若制取Fe（OH）2，采取的实验操作是：向盛有5mL新制FeSO4溶液的试管中加入10滴植物油，然后用胶头滴管加煮沸的NaOH溶液（驱赶O2），胶头滴管的争取使用方法是 （填字母）。

Ⅲ．制备还原铁粉

制备还原铁粉的工业流程如下：

（1）操作1的名称是 ，NH4HCO3和FeSO4溶液反应的化学方程式为 。

（2）若将14.06g粗还原铁粉（假设粗还原铁粉中杂质仅含少量FexC）在氧气流中完全反应，得到0.22g

CO2，将相同质量的粗还原铁粉与足量稀硫酸反应，得到0.48gH2（FexC与稀硫酸反应不产生H2）。试通过计算确定FexC的化学式（请写出计算过程） 。

（3）粗还原铁粉经加工处理后变成纯还原铁粉，纯还原铁粉和水蒸气在高温条件下也可制得四氧化三铁，同时生成一种气体。其装置如图所示：

SAP材料吸水性强，湿润的SAP材料能为该反应持续提供水蒸气。实验开始一段时间后，观察到在肥皂液中有大量的气泡产生，此气泡用火柴即能点燃，同时有肥皂泡飘到空中。生成的气体 是 ，干燥的SAP材料作用是 。

Answer 1

【答案】

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

Ⅱ．FeSO4+2NaOH═Fe（OH）2↓+Na2SO4 D

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

（2）Fe2C

（3）氢气 催化作用

【解析】

试题分析：

Ⅰ．绿矾（FeSO47H2O）高温分解产生一种金属氧化物和几种气态非金属氧化物，由题意，会生成氧化铁，故会观察到A中有红棕色固体生成。结晶水合物失去结晶水有水生成，无水硫酸铜遇水变成蓝色的硫酸铜晶体，故B中无水硫酸铜变蓝；C中U形管内有无色晶体（SO3）析出，D中品红溶液褪色，说明有二氧化硫气体生成，SO2是无色有窒息性臭味的有毒气体，故装置E的作用是吸收二氧化硫，防止污染空气。绿矾高温分解的化学方程式为2FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+ 14H2O↑。

Ⅱ．在FeSO4溶液中加入NaOH溶液后，会发生反应：FeSO4+2NaOH═Fe（OH）2↓+Na2SO4，生成白色的Fe（OH）2沉淀；白色的Fe（OH）2 极易被氧气氧化，先迅速变为灰绿色，最终变为红褐色的Fe（OH）3，反应：4 Fe（OH）2+O2 +2H2O═4 Fe（OH）3，胶头滴管应垂直悬空，不能伸入或倾斜，若制取Fe（OH）2，采取的实验操作是：向盛有5mL新制FeSO4溶液的试管中加入10滴植物油，然后用胶头滴管加煮沸的NaOH溶液（驱赶O2），胶头滴管的争取使用方法是D；

Ⅲ．（1）操作1的名称是过滤；硫酸亚铁和碳酸氢铵反应生成碳酸铁、硫酸铵、水和二氧化碳，化学方程式为：FeSO4+2NH4HCO3=FeCO3↓+（NH4）2SO4+CO2↑+H2O；

（2）若将14.06g还原铁粉（含少量FexC）在氧气流中加热，得到0.22gCO2，碳元素的质量=0.22g× =0.06g，

将相同质量的还原铁粉与足量硫酸反应，得到0.48gH2，

依据反应方程式计算：设消耗铁的质量为x

Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，

56 2

x 0.48g

x=13.44g

FexC的质量=14.06g﹣13.44g=0.62g；

FexC的中铁元素的质量=0.62g﹣0.06g=0.56g

则：56x：12=0.56g：0.06g

x=2

所以化学式为Fe2C；

（3）SAP材料吸水性强，湿润的SAP材料能为该反应持续提供水蒸气。实验开始一段时间后，观察到在肥皂液中有大量的气泡产生，此气泡用火柴即能点燃，同时有肥皂泡飘到空中。生成的气体是氢气，干燥的SAP材料作用是催化作用。