Question

【題目】銅、鐵是人類使用最早、應(yīng)用廣泛的金屬。

（探究一）

（1）鐵生銹主要跟空氣中的______有關(guān)，用稀硫酸除鐵銹的化學(xué)方程式為________。

（2）小茜同學(xué)發(fā)現(xiàn)自己的銅制眼鏡框表面出現(xiàn)了綠色物質(zhì)，通過化學(xué)學(xué)習(xí)知道該物質(zhì)為銅銹，俗稱“銅綠”，主要成分為Cu2(OH)2CO3,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2Cu+O2+H2O+X = Cu2(OH)2CO3，則X的化學(xué)式為__________。

（探究二）

以黃銅礦（CuFeS2）為原料，采用生物煉銅是現(xiàn)代煉銅的新工藝，原理為：4CuFeS2+17O2+2H2SO4 4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O，向上述反應(yīng)后的溶液中加入Fe粉，得到FeSO4溶液和Cu。

（3）CuFeS2為二硫化亞鐵銅，也可以表示為CuSFeS，其中S元素的化合價為_____。

（4）發(fā)生主要反應(yīng)的兩個化學(xué)方程式為：①Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4； ②_________。

（5）FeSO4溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、_______、過濾等操作得到硫酸亞鐵晶體（FeSO4xH2O）。

（探究三）

硫酸亞鐵晶體（FeSO4xH2O）是一種重要的食品和飼料添加劑，對其進(jìn)行熱分解研究。

（查閱資料）①硫酸銅粉末為白色，吸水后變成藍(lán)色晶體。

②二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色

③硫酸亞鐵晶體加熱會先失去結(jié)晶水，高溫會繼續(xù)分解產(chǎn)生一種金屬氧化物和兩種非金屬氧化物。

稱取ag硫酸亞鐵晶體樣品按圖1高溫加熱，使其完全分解，對所得產(chǎn)物進(jìn)行探究，并通過稱量裝置B的質(zhì)量測出x的值。

（6）裝置B中硫酸銅粉末變藍(lán)，質(zhì)量增加12.6g，說明產(chǎn)物中有_______，裝置C中高錳酸鉀溶液褪色，說明產(chǎn)物中還有_________；裝置D球形干燥管的作用_____；實驗中要持續(xù)通入氮氣，否則測出的x會_________（填“偏大”、“偏小”或“不變”）。

（7）硫酸亞鐵晶體完全分解后，裝置A中殘留紅棕色固體，另從理論上分析得出硫酸亞鐵分解還生成另一物質(zhì)SO3，寫出FeSO4分解的化學(xué)方程式_______。

（8）某研究所利用熱分析儀對硫酸亞鐵晶體（FeSO4xH2O）進(jìn)行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制成固體質(zhì)量——分解溫度的關(guān)系圖如圖2，根據(jù)圖2中有關(guān)數(shù)據(jù)，可計算出FeSO4xH2O中的x=______。

Answer 1

【答案】水和氧氣 Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O CO2 -2 Fe+CuSO4=== CuSO4+Fe 降溫結(jié)晶（或冷卻結(jié)晶） 水 二氧化硫 防止氫氧化鈉溶液倒吸 偏小 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 7

【解析】

探究一：

（1）鐵和空氣中的氧氣和水共同接觸會生銹；利用稀硫酸除鐵銹是稀硫酸和氧化鐵反應(yīng)生成硫酸鐵和水，化學(xué)方程式為：Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O；

（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，反應(yīng)前有2個銅原子，三個氧原子和2個氫原子，反應(yīng)后有2個銅原子、2個氫原子、5個氧原子和1個碳原子，則X中含有2個氧原子和一個碳原子，X為二氧化碳；

探究二：

（3）化合物中各元素的化合價代數(shù)和為零，CuFeS2中亞鐵元素和銅離子的的化合價為+2價，則（+2）+（+2）+2X=0，得X=-2，即硫元素的化合價是-2價；

（4）根據(jù)4CuFeS2+17O2+2H2SO4 4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O，生成物是CuSO4、2Fe2(SO4)3，向上述反應(yīng)后的溶液中加入Fe粉，得到FeSO4溶液和Cu，則反應(yīng)為Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，和鐵和硫酸銅反應(yīng)生成硫酸銅和鐵，方程式為：Fe+CuSO4===CuSO4+Fe；

（5）物質(zhì)結(jié)晶的方法有：濃縮結(jié)晶、降溫結(jié)晶、過濾等；

探究三：

（6）裝置B中硫酸銅粉末變藍(lán)，質(zhì)量增加12.6g，說明產(chǎn)物中有水，裝置C中高錳酸鉀溶液褪色，說明產(chǎn)物中還有二氧化硫，裝置D球形干燥管的作用防止氫氧化鈉溶液倒吸，持續(xù)通氮氣使得加熱產(chǎn)生的水蒸氣全部進(jìn)入U型管中，否則生成的部分水蒸氣會在裝置A處玻璃管內(nèi)冷凝，水蒸氣停留在裝置中導(dǎo)致結(jié)果偏��；

（7）根據(jù)題中提示，反應(yīng)物是硫酸亞鐵，紅棕色固體是氧化鐵，生成物還有二氧化硫和三氧化硫，則方程式為：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑；

（8）由圖象可知剩余固體為氧化鐵質(zhì)量為8g，而氧化鐵中的鐵全部來自于硫酸亞鐵，又因為FeSO4xH2O中鐵原子和水分子的個數(shù)比為1：x，則有

解得：X=7