Question

綠礬（FeSO₄?7H₂O）、硫酸亞鐵銨（FeSO₄?（NH₄）₂SO₄?6H₂O）是重要的化學化工試劑．工業上常利用機械加工行業產生的廢鐵屑為原料制備．這種廢鐵屑中常混有FeS（其它雜質忽略不計），與稀硫酸反應為：FeS+H₂SO₄=FeSO₄+H₂S↑，H₂S有毒，水溶液名稱為氫硫酸．

請回答下列問題：
（1）圖Ⅰ用于制備綠礬．錐形瓶中反應產生綠礬，其中盛放的藥品或原料是

 

，發生的反應除前述化學方程式外，還一定有 （寫化學方程式）：

 

．
若知集氣瓶的作用是作安全瓶，燒杯中發生的反應是：CuSO₄+H₂S=CuS↓+H₂SO₄，則燒杯中盛放的試劑是

 

，其作用為

 

．
（2）圖Ⅱ用于制備硫酸亞鐵銨（已知亞鐵鹽容易被氧化）．在0～60℃的溫度范圍內，硫酸亞鐵銨在水中的溶解度比硫酸銨、硫酸亞鐵的溶解度小，所以硫酸亞鐵與硫酸銨的混合溶液冷卻至室溫便析出硫酸亞鐵銨．
具體操作：①打開活塞

 

，關閉活塞

 

，從

 

（填儀器名稱）中滴下稀H₂SO₄到250mL規格的錐形瓶中，充分反應．②待錐形瓶中的鐵屑快反應完時，關閉活塞

 

，打開活塞

 

．③放置一段時間，試劑瓶底部將結晶出硫酸亞鐵銨．
實驗中氫氣的作用是

 

，
氫氧化鈉溶液的作用是

 

．
（3）在制備硫酸亞鐵的過程中，理論上控制鐵過量或酸過量均有利于防止Fe²⁺被氧化．設計兩個實驗：實驗一，控制酸過量；實驗二，控制鐵過量；其余步驟同，制得硫酸亞鐵銨，并對產品質量進行檢測．檢測結果如下：
 

序號	反應物用量（n表示微粒個數）	產品質量
1	n（H2SO4）：n（Fe）＞1：1	介于1級～Ⅱ級之間
2	n（H2SO4）：n（Fe）＜1：1	優于1級

已知產品質量標準：Fe³⁺的質量分數等于0.005%，產品質量定為Ⅰ級；Fe³⁺的質量分數等于0.01%，產品質量定為Ⅱ級，從實驗結果中，可得出制備硫酸亞鐵溶液時，反應控制

 

過量為最佳．
（4）處理膠片的廢液中含大量AgNO₃、Zn（NO₃）₂和Fe（NO₃）₂，若隨意排放不僅會造成嚴重的污染，而且造成資源浪費．某同學從上述的廢液中回收金屬銀并得到副產品綠礬（FeSO₄?7H₂O），其回收流程如下：

操作②是

 

，固體A中含

 

，固體B是

 

，
x是

 

，y是

 

，x、y過量的共同作用是

 

．
（5）硫酸最古老的生產方法是：把綠礬（FeSO₄?7H₂O）裝入反應器中加強熱，會流出油狀液體，并放出有刺激性氣味的氣體（SO₂），反應器中的固體變為紅色．這個變化的過程可用兩個化學方式表示．
①

 

．
②

 

．

Answer 1

分析：（1）根據工業制備綠礬的原料進行分析，根據制備綠礬是鐵和硫酸的反應制備的進行分析，
根據燒杯中發生的反應是：CuSO₄+H₂S=CuS↓+H₂SO₄，可知硫化氫來自錐形瓶中，進而確定燒杯中的物質和作用，
（2）根據制備硫酸亞鐵銨，需要硫酸亞鐵，和硫酸銨，左邊的集氣瓶中已經有了硫酸銨，需要利用中間的錐形瓶制備硫酸亞鐵，需要通過分液漏斗滴加硫酸，結合裝置中的反應原理分析關閉和打開活塞的順序．
根據實驗操作和注意事項確定氫氣和氫氧化鈉的作用．
（3）根據產品級別的判斷標準結合表中的硫酸和鐵的反應比例進行分析，
（4）根據操作②分離出液體和固體進行分析，
根據溶液D中只有一種鹽是硫酸亞鐵，可以分析出Y是硫酸，B是銀，所以固體A就是鐵和銀，所以X就是鐵，將推出的各種物質代入驗證即可，
（5）根據質量守恒定律可知紅色的物質是氧化鐵，油狀的液體是濃硫酸進行分析．

解答：解：（1）工業制備綠礬常用廢鐵屑和硫酸反應進行制取，故答案為：廢鐵屑和稀硫酸；廢鐵屑中一定含有鐵，鐵和硫酸反應生成硫酸亞鐵和氫氣，故答案為：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；
燒杯中發生的反應是：CuSO₄+H₂S=CuS↓+H₂SO₄，廢鐵屑中含有FeS，可知硫化氫來自錐形瓶中，所以燒杯中應為硫酸銅溶液，故答案為：CuSO₄溶液；
H₂S有毒，水溶液名稱為氫硫酸，故答案為：吸收尾氣H₂S．
（2）需要先制備硫酸亞鐵，就需要通過中間比較長的裝置滴加液體，錐形瓶中盛放廢鐵屑，制取時，先關閉A，不然會將生成的硫酸壓入左邊的瓶中，打開BC用氫氣將裝置內的空氣排出，因為亞鐵鹽容易被氧化，制出硫酸亞鐵后，就需要打開A，關閉BC，將硫酸亞鐵壓入左邊的瓶中，使之反應，故答案為：BC，A；分液漏斗；BC，A
瓶中的空氣需要用氣體排出，硫酸亞鐵也需要氣體將其壓入反應容器中，故答案為：①排盡整個裝置中的空氣，防止FeSO₄被氧化 ②將硫酸亞鐵溶液壓入飽和碳酸銨溶液
因為H₂S有毒，水溶液名稱為氫硫酸，需要被吸收，故答案為：吸收尾氣H₂S
（3）硫酸和鐵的質量比確定了產品的級別，從Fe³⁺的質量分數等于0.005%，產品質量定為Ⅰ級；Fe³⁺的質量分數等于0.01%，產品質量定為Ⅱ級，可以看出，三價鐵的含量越低級別越高，從表中可以看出，只要控制鐵過量，產品級別就高，故答案為：鐵，
（4）過濾操作是將固體從液體中分離的一種操作，經過②后，分離出液體和固體，故答案為：過濾  
溶液D中只有一種鹽是硫酸亞鐵，可以分析出Y是硫酸，B是銀，所以固體A就是鐵和銀，所以X就是鐵，過量的鐵是為了將硝酸亞鐵中的鐵全部置換出來，過量的硫酸是為了將鐵全部反應完，故答案為：銀、鐵，銀，鐵，稀硫酸，使反應完全
（5）綠礬（FeSO₄?7H₂O）加熱后生成了氧化鐵、二氧化硫，還有濃硫酸，故答案為：①2FeSO₄?7H₂O

△   .

Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+14H₂O；②SO₃+H₂O═H₂SO₄

點評：該題的難度比較大，閱讀量多，在做這類題時，對題意要理解透，找出有用的物質，然后根據問題結合所學的知識進行解答．