Question

【題目】綠礬()是硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的主要副產(chǎn)物，可用于制備，復(fù)印用粉、還原鐵粉等，開發(fā)利用綠礬工藝是一項十分有意義的工作。某研究性小組展開了系列研究。

Ⅰ制備

（資料一）

①無水硫酸銅遇水變成藍色的硫酸銅晶體。

②綠礬()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是無色有窒息性臭味的有毒氣體，能使品紅溶液褪色。

甲同學(xué)用如下裝置制備并驗證綠礬受熱分解的其他產(chǎn)物；

（1）實驗過程中發(fā)現(xiàn)：A中有______色固體生成，B中無水硫酸銅變藍，C中U形管內(nèi)有無色晶體()析出，D中品紅溶液褪色，裝置E的作用是______，E的反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。綠礬高溫分解的化學(xué)方程式為______。

Ⅱ制備Fe3O4

乙同學(xué)模擬生產(chǎn)復(fù)印用粉的實驗流程如下：

（資料二）①是一種白色難溶于水的固體，在空氣中易被氧化成。

（1）溶液中加入NaOH溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式依次為①______，②____。由沉淀M獲得的化學(xué)方程式為：

（2）控制“一定量空氣”的目的是控制的轉(zhuǎn)化率，沉淀M中和的最佳質(zhì)量比為______。

（3）副產(chǎn)品P是晶體，從溶液N獲得該晶體的操作順序是b→______→______→d

a過濾 b加熱濃縮 c冷卻結(jié)晶 d加熱至完全失去結(jié)晶水

（4）若制取，采取的實驗操作是：向盛有5mL新制溶液的試管中加入10滴植物油，然后用膠頭滴管加煮沸的NaOH溶液（驅(qū)趕），膠頭滴管的正確使用方法是______（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的名稱是______， 和溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為______。

（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）在氧氣流中完全反應(yīng)，得到0.22g，將相同質(zhì)量的粗還原鐵粉與足量稀硫酸反應(yīng)，得到048g（與稀硫酸不反應(yīng)）。試通過計算確定的化學(xué)式（請寫出計算過程）______。

Answer 1

【答案】紅 吸收有毒的二氧化硫或者是尾氣處理 45:112 c a D 過濾 Fe2C

【解析】

綠礬高溫生成物為氧化鐵、水、二氧化硫、三氧化硫，二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，硫酸亞鐵和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵和硫酸鈉，氫氧化亞鐵和氧氣和水反應(yīng)生成氫氧化鐵。

Ⅰ制備Fe2O3

（1）綠礬高溫生成物為氧化鐵、水、二氧化硫、三氧化硫，故A中有紅色固體生成；B中無水硫酸銅變藍,說明有水生成；C中U形管內(nèi)有無色晶體(SO3)析出；D中品紅溶液褪色,說明有二氧化硫生成，故E的作用是吸收有毒的二氧化硫或者是尾氣處理，二氧化硫和氫氧化鈉反應(yīng)生成亞硫酸鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為，綠礬高溫分解的化學(xué)方程式為。

II制備Fe3O4

（1）溶液中加入NaOH溶液，發(fā)生的反應(yīng)是硫酸亞鐵和氫氧化鈉反應(yīng)生成氫氧化亞鐵和硫酸鈉，氫氧化亞鐵和氧氣和水反應(yīng)生成氫氧化鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式依次為

，。

（2）由沉淀M獲得Fe3O4的過程中發(fā)生的反應(yīng)為,控制“一定量空氣”的目的是控制Fe(OH)3的轉(zhuǎn)化率。

，兩者質(zhì)量比為90:214=45：112時，恰好生成四氧化三鐵,故沉淀M中Fe(OH)2和Fe(OH)3的最佳質(zhì)量比為90:214。

（3）副產(chǎn)品P是Na2SO4，由溶液N獲得該副產(chǎn)品，開始操作為加熱濃縮，后續(xù)應(yīng)該是冷卻結(jié)晶，這樣才能得到晶體進而過濾得到固體，然后加熱讓帶結(jié)晶水的固體失去結(jié)晶水，故操作順序是b→c→a→d。

（4）用膠頭滴管加煮沸的NaOH溶液(驅(qū)趕O2)時，膠頭滴管的使用規(guī)則為懸空、垂直、不插入，故膠頭滴管的正確使用方法為D。

III制備還原鐵粉

（1）操作1是難溶性固體鈦酸亞鐵和硫酸銨溶液分離，故是過濾，NH4HCO3和FeSO4溶液反應(yīng)生成二氧化碳、水、碳酸亞鐵和硫酸銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

（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FexC)在氧氣流中完全反應(yīng)，得到0.22gCO2，碳元素的質(zhì)量為，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(FexC與稀硫酸反應(yīng)不產(chǎn)生H2)

設(shè)單質(zhì)鐵的質(zhì)量為x

則FexC中鐵元素的質(zhì)量為

則FexC中鐵原子和碳原子個數(shù)比為

故FexC化學(xué)式為Fe2C。