Question

【題目】工業(yè)廢料石膏(CaSO42H2O)可以“變廢為寶”，用于生產(chǎn)氧化鈣、硫酸鉀、電石(化學(xué)名稱為碳化鈣)等。某研究性學(xué)習(xí)小組展開了如下研究。
高純CaO的制備
【資料卡】
Ⅰ.石膏(CaSO42H2O)與碳粉高溫煅燒生成氧化鈣和幾種氣態(tài)非金屬氧化物。
Ⅱ.無水硫酸銅遇水變成藍(lán)色的硫酸銅晶體。
Ⅲ.SO2能使品紅溶液褪色，也能使澄清石灰水變渾濁，還能被高錳酸鉀溶液氧化而除去。
（1）甲同學(xué)用如下裝置制備CaO并驗(yàn)證石膏與焦炭高溫反應(yīng)的其他產(chǎn)物。

實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)：B中無水硫酸銅變藍(lán)，現(xiàn)象證明有SO2生成，裝置D的作用 ， 當(dāng)觀察到現(xiàn)象證明有CO2生成。寫出石膏與碳粉在高溫條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式：。
（2）鋁鐵合金在微電機(jī)中有廣泛應(yīng)用，某興趣小組為利用廢棄的鋁鐵合金設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)流程制備聚合硫酸鐵和明礬：

① 浸泡、過濾過程中加入過量的試劑X目的是。試劑X是一種常見的強(qiáng)堿，明礬是一種硫酸鹽，化學(xué)式為KAl(SO4)2·12H2O。
② 聚合硫酸鐵是一種無毒無害、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、能與水混溶的新型混凝劑，微溶于乙醇，其化學(xué)式可表示為[Fe2(OH)x(SO4)y]n。
a 最適合作為混凝劑聚合硫酸鐵的洗滌液為 ， 選擇該洗滌液的優(yōu)點(diǎn)、。
b 請(qǐng)用含y的代數(shù)式表示x的數(shù)值：x =。
c 水解過程中，溶液的pH與x的關(guān)系如下圖所示。溶液的pH=3.0時(shí)聚合硫酸鐵中x的數(shù)值達(dá)到最大值。加入試劑 Fe2O3目的是。

Answer 1

【答案】
（1）C中品紅溶液褪色,吸收（或者除去）SO2,E中品紅不褪色（或者無明顯變化）、F中澄清石灰水變渾濁,2CaSO4?2H2O + C 2CaO+2SO2↑+CO2↑+4H2O
（2）將鋁、鐵分離,乙醇（酒精）,聚合硫酸鐵微溶于乙醇（酒精）,乙醇（酒精）易揮發(fā)便于干燥,6-2y,調(diào)節(jié)混合溶液的pH
【解析】解：（1）高純CaO的制備實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)：B中無水硫酸銅變藍(lán)(說明生成了水)；根據(jù)信息提示“SO2能使品紅溶液褪色“，而結(jié)論是證明有二氧化硫生成，所以對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象為C中的品紅溶液褪色現(xiàn)象；裝置D是吸收二氧化硫，而導(dǎo)致高錳酸鉀褪色；E裝置的作用是證明二氧化硫已經(jīng)完全被吸收，后面若石灰水變渾濁，則是二氧化碳所致，而非二氧化硫．所以證明二氧化碳生成的現(xiàn)象是裝置 E中無明顯變化(無二氧化硫的干擾)和裝置F中 澄清石灰水變渾濁現(xiàn)象(有二氧化碳)；碳粉在高溫條件下生成氧化鈣、水、二氧化碳和二氧化硫，對(duì)應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CaSO42H2O+C 4H2O↑+2CaO+2SO2↑+CO2↑。（2） ①浸泡、過濾過程中加入過量的試劑X目的是將鋁、鐵分離．由于鋁是兩性金屬，既能與酸反應(yīng)，也能與強(qiáng)堿反應(yīng)，所以應(yīng)該是加入了強(qiáng)堿，而根據(jù)明礬的化學(xué)式為KAl（SO4）212H2O可知組成元素含有鉀，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知加入的強(qiáng)堿試劑X 應(yīng)為 KOH．聚合硫酸鐵是一種無毒無害、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、能與水混溶的新型混凝劑，微溶于乙醇，其化學(xué)式可表示為[Fe2(OH)x(SO4)y]n；②絮凝原理參照明礬進(jìn)行分析，所以混凝劑聚合硫酸鐵可用于凈水的原理是：聚合硫酸鐵具有吸附作用，吸附懸浮顆粒，形成較大顆粒而沉降；根據(jù)化合物中化合價(jià)的代數(shù)和為零，且鐵為+3價(jià)，氫氧根為-1價(jià)，硫酸根為-2價(jià)，則有（+3）×2+（-1）×x+（-2）×y=0．則有x=6-2y；水解過程中，溶液的pH與x的關(guān)系如圖2所示．由圖可知溶液的pH=3時(shí)聚合硫酸鐵中x的數(shù)值達(dá)到最大值．所以加入試劑 Fe2O3的目的是調(diào)節(jié)混合溶液pH到3，以使聚合硫酸鐵中x的數(shù)值達(dá)到最大值。
所以答案是：（1）C中品紅溶液褪色；吸收（或者除去）SO2；E中品紅不褪色（或者無明顯變化）、F中澄清石灰水變渾濁；2CaSO42H2O + C 2CaO+2SO2↑+CO2↑+4H2O；（2） ①將鋁、鐵分離；②乙醇（酒精）；聚合硫酸鐵微溶于乙醇（酒精）；乙醇（酒精）易揮發(fā)便于干燥；6-2y；調(diào)節(jié)混合溶液的pH。
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用和書寫化學(xué)方程式、文字表達(dá)式、電離方程式的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握①質(zhì)量守恒定律只適用于化學(xué)變化，不適用于物理變化；②不參加反應(yīng)的物質(zhì)質(zhì)量及不是生成物的物質(zhì)質(zhì)量不能計(jì)入“總和”中；③要考慮空氣中的物質(zhì)是否參加反應(yīng)或物質(zhì)（如氣體）有無遺漏；注意：a、配平 b、條件 c、箭號(hào)才能正確解答此題．