Question

【題目】綠礬（FeSO47H2O）是重要工業產品，可用于制備Fe2O3，復印用Fe3O4粉、還原鐵粉等，開發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Fe2O3

（資料一）

（1）無水硫酸銅遇水變成藍色的硫酸銅晶體。

（2）綠礬（FeSO47H2O）高溫分解產生一種金屬氧化物和幾種氣態非金屬氧化物。

（3）SO2是無色有刺激性的有毒氣體，能使品紅溶液褪色；SO3在0℃是一種無色晶體。

甲同學用如圖1裝置制備Fe2O3并驗證綠礬受熱分解的其他產物：

實驗過程中發現：A中有紅棕色固體生成，B中無水硫酸銅變藍，C中U形管內有無色晶體析出，D中品紅溶液褪色。以上能證明有水生成的現象是______，裝置E的作用是______，綠礬高溫分解的化學方程式為______。

Ⅱ．制備Fe3O4

乙同學模擬生產復印用Fe3O4粉的實驗流程如圖2：

（資料二）Fe（OH）2是一種白色難溶于水的固體，在空氣中易被氧氣所氧化，制備時必須盡量排除氧氣的干擾。

FeSO4溶液中加入NaOH溶液，反應的化學方程式依次為：①______，②4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3．由沉淀a獲得Fe3O4的化學方程式為：Fe（OH）2+2Fe（OH）3=Fe3O4+4H2O，若制取Fe（OH）2，采取的實驗操作是：向盛有5mL新制FeSO4溶液的試管中加入10滴植物油，然后用膠滴管加煮沸的NaOH溶液（已經排盡O2），圖3中該實驗使用膠頭滴管的滴加NaOH溶液使用方法正確的是______（填字母）。

Ⅲ．制備還原鐵粉

制備還原鐵粉的工業流程如圖4：

（1）操作1的名稱是______。

（2）粗還原鐵粉經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，同時生成一種氣體。其裝置如圖5所示：

SAP材料用途較多，其吸水性強，濕潤的SAP材料能為該反應持續提供水蒸氣。實驗開始一段時間后，觀察到在肥皂液中有大量的氣泡產生，此氣泡用火柴即能點燃，同時有肥皂泡飄到空中。生成的氣體是______，干燥的SAP材料作用是______，請寫出該反應的化學方程式______。

Answer 1

【答案】B中無水硫酸銅變藍 吸收SO2防止污染空氣 2FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑ FeSO4+2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4 A 過濾 氫氣 干燥劑或吸水作用（催化作用） 3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑

【解析】

（1）實驗過程中發現：A中有紅棕色固體生成，應該是氧化鐵，B中無水硫酸銅變藍說明生成水，根據“SO2是無色有刺激性的有毒氣體，能使品紅溶液褪色；SO3在0℃是一種無色晶體。”和C中U形管內有無色晶體析出，可知生成三氧化硫。D中品紅溶液褪色說明生成了二氧化硫。以上能證明有水生成的現象是B中無水硫酸銅變藍，裝置E的作用是吸收SO2防止污染空氣，綠礬高溫分解的化學方程式為2FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑。

（2）FeSO4溶液中加入NaOH溶液，是硫酸亞鐵和氫氧化鈉反應生成氫氧化亞鐵和硫酸鈉，對應的化學方程式為：FeSO4+2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4．由于“Fe（OH）2是一種白色難溶于水的固體，在空氣中易被氧氣所氧化，制備時必須盡量排除氧氣的干擾”。所以若制取Fe（OH）2，采取的實驗操作是：向盛有5mL新制FeSO4溶液的試管中加入10滴植物油，然后用膠滴管加煮沸的NaOH溶液。該實驗使用膠頭滴管的滴加NaOH溶液，滴管下端管口伸到氫氧化鈉溶液內滴加，方法正確的是 A，此處不能單純考慮膠頭滴管的正確使用規則，要按照實際情況進行調整，就是硫酸亞鐵盡量不接觸空氣，所以排除BCD。

（3）操作1是固體和液體分離，為過濾。

（4）實驗開始一段時間后，觀察到在肥皂液中有大量的氣泡產生，此氣泡用火柴即能點燃，同時有肥皂泡飄到空中。結合質量守恒定律可得，生成的氣體是氫氣，根據“SAP材料用途較多，其吸水性強，濕潤的SAP材料能為該反應持續提供水蒸氣”干燥的SAP材料作用是 干燥劑或吸水作用，根據“純還原鐵粉和水蒸氣在高溫條件下也可制得四氧化三鐵，同時生成一種氣體。”可得其化學方程式為3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑。