Question

2．綠礬（FeSO₄•7H₂O）是硫酸法生產(chǎn)太白粉的主要副產(chǎn)物，可用于制備Fe₂O₃，復(fù)印用Fe₃O₄粉、還原鐵粉等，開(kāi)發(fā)利用綠礬工藝是一項(xiàng)十分有意義的工作．某研究性小組展開(kāi)了系列研究．
Ⅰ制備Fe₂O₃
【資料一】
（1）無(wú)水硫酸銅遇水變成藍(lán)色的硫酸銅晶體．
（2）綠礬（FeSO₄•7H₂O）高溫分解產(chǎn)生一種金屬氧化物和幾種氣態(tài)非金屬氧化物．
（3）SO₂是無(wú)色有窒息性臭味的有毒氣體，能使品紅溶液褪色．
甲同學(xué)用如下裝置制備Fe₂O₃并驗(yàn)證綠礬受熱分解的其他產(chǎn)物；

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)：A中有紅棕色固體生成，B中無(wú)水硫酸銅變藍(lán)，C中U形管內(nèi)有無(wú)色晶體（SO₃）析出，D中品紅溶液褪色，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(xué)方程式為2（FeSO₄•7H₂O）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+14H₂O↑．
Ⅱ制備Fe₃O₄
   乙同學(xué)模擬生產(chǎn)復(fù)印用Fe₃O₄粉的實(shí)驗(yàn)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(yīng)的化學(xué)方程式依次為①FeSO₄+2NaOH═Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄，②4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O═4Fe（OH）₃．由沉淀a獲得Fe₃O₄的化學(xué)方程式為：Fe（OH）₂+2Fe（OH）₃═Fe₃O₄+4H₂O
若制取Fe（OH）₂，采取的實(shí)驗(yàn)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(qū)趕O₂），膠頭滴管的正確使用方法是D（填字母）．

Ⅲ制備還原鐵粉
    制備還原鐵粉的工業(yè)流程如下：

（1）操作1的名稱(chēng)是過(guò)濾，NH₄HCO₃和FeSO₄溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O．
（2）若將14.06g粗還原鐵粉（假設(shè)粗還原鐵粉中雜質(zhì)僅含少量Fe_xC）在氧氣流中完全反應(yīng)，得到0.22g
CO₂，將相同質(zhì)量的粗還原鐵粉與足量稀硫酸反應(yīng)，得到0.48gH₂（Fe_xC與稀硫酸反應(yīng)不產(chǎn)生H₂）．試通過(guò)計(jì)算確定Fe_xC的化學(xué)式（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）Fe₂C．
（3）粗還原鐵粉經(jīng)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(shí)生成一種氣體．其裝置如圖所示：

    SAP材料吸水性強(qiáng)，濕潤(rùn)的SAP材料能為該反應(yīng)持續(xù)提供水蒸氣．實(shí)驗(yàn)開(kāi)始一段時(shí)間后，觀察到在肥皂液中有大量的氣泡產(chǎn)生，此氣泡用火柴即能點(diǎn)燃，同時(shí)有肥皂泡飄到空中．生成的氣體是氫氣，干燥的SAP材料作用是干燥劑．

Answer 1

分析 根據(jù)題意，綠礬（FeSO₄•7H₂O）高溫分解產(chǎn)生一種金屬氧化物和幾種氣態(tài)非金屬氧化物，無(wú)水硫酸銅遇水變成藍(lán)色的硫酸銅晶體，SO₂是無(wú)色有窒息性臭味的有毒氣體，能使品紅溶液褪色，進(jìn)行分析解答．

解答 解：【資料一】綠礬（FeSO₄•7H₂O）高溫分解產(chǎn)生一種金屬氧化物和幾種氣態(tài)非金屬氧化物，由題意，會(huì)生成氧化鐵，故會(huì)觀察到A中有紅棕色固體生成．
結(jié)晶水合物失去結(jié)晶水有水生成，無(wú)水硫酸銅遇水變成藍(lán)色的硫酸銅晶體，故B中無(wú)水硫酸銅變藍(lán)；C中U形管內(nèi)有無(wú)色晶體（SO₃）析出，D中品紅溶液褪色，說(shuō)明有二氧化硫氣體生成，SO₂是無(wú)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(xué)方程式為2（FeSO₄•7H₂O）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+14H₂O↑．
【資料二】
在FeSO₄溶液中加入NaOH溶液后，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：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?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色的Fe（OH）₃，反應(yīng)：4 Fe（OH）₂+O₂ +2H₂O═4 Fe（OH）₃，
若制取Fe（OH）₂，采取的實(shí)驗(yàn)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(qū)趕O₂），膠頭滴管的正確使用方法是A；
Ⅲ制備還原鐵粉
（1）操作1的名稱(chēng)是過(guò)濾；硫酸亞鐵和碳酸氫銨反應(yīng)生成碳酸鐵、硫酸銨、水和二氧化碳，化學(xué)方程式為：FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（2）若將14.06g還原鐵粉（含少量Fe_xC）在氧氣流中加熱，得到0.22gCO₂，碳元素的質(zhì)量=0.22g×$\frac{12}{44}$=0.06g
將相同質(zhì)量的還原鐵粉與足量硫酸反應(yīng)，得到0.48gH₂，依據(jù)反應(yīng)方程式計(jì)算：設(shè)消耗鐵的質(zhì)量為x
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，
56                        2
x                         0.48g
    $\frac{56}{2}$=$\frac{x}{0.48g}$
x=13.44g
Fe_xC的質(zhì)量=14.06g-13.44g=0.62g；
Fe_xC的中鐵元素的質(zhì)量=0.62g-0.06g=0.56g
則：56x：12=0.56g：0.06g
x=2
所以化學(xué)式為Fe₂C；
（3）SAP材料吸水性強(qiáng)，濕潤(rùn)的SAP材料能為該反應(yīng)持續(xù)提供水蒸氣．實(shí)驗(yàn)開(kāi)始一段時(shí)間后，觀察到在肥皂液中有大量的氣泡產(chǎn)生，此氣泡用火柴即能點(diǎn)燃，同時(shí)有肥皂泡飄到空中．生成的氣體是氫氣，干燥的SAP材料作用是干燥劑作用．
故答案為：
【資料一】紅棕；吸收二氧化硫，防止污染空氣；2（FeSO₄•7H₂O）$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+14H₂O↑．
【資料二】FeSO₄+2NaOH═Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄，D；
Ⅲ制備還原鐵粉
（1）過(guò)濾；FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）₂SO₄+CO₂↑+H₂O；
（2）Fe₂C；
（3）氫氣；干燥劑作用．

點(diǎn)評(píng) 本題有一定難度，理解題目所給信息、靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)（常見(jiàn)氣體的檢驗(yàn)與除雜方法、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法等）是正確解答本題的關(guān)鍵．