Question

（13分）醫學上經常用硫酸亞鐵糖衣片給貧血患者補鐵。某興趣小組的同學對糖衣片中硫酸亞鐵晶體的制備和組成產生了興趣并對其進行探究。
探究Ⅰ：利用實驗室的廢水回收銅、制備硫酸亞鐵晶體。

（1）步驟①的化學方程式是   。
（2）固體甲中含有的物質是   (填化學式，下同) ；紅色固體是   ；溶液乙中的溶質是   。
探究Ⅱ：硫酸亞鐵晶體（FeSO₄?xH₂O）的化學式。
【查閱資料】
（1）無水硫酸銅粉末遇水會變成藍色的硫酸銅晶體。
（2）硫酸亞鐵晶體加熱時，先失去結晶水，高溫會繼續分解產生金屬氧化物和氣態非金屬氧化物。
【進行實驗】
該興趣小組同學稱取2.78g硫酸亞鐵晶體（FeSO₄?xH₂O）樣品按圖1裝置高溫加熱，使其完全分解，并對所得產物進行分析，并利用SDTQ600熱分析儀對硫酸亞鐵晶體熱分解獲得相關數據，繪制成圖2所示關系圖。

【數據分析】
（1）圖1裝置B中無水硫酸銅粉末變藍，說明產物中有   ，該物質的質量為    g。
（2）T₃℃時，發生的化學反應為：2FeSO₄高溫Fe₂O₃+X↑+SO₃↑，其中X的化學式
   。
（3）裝置C中氫氧化鈉溶液的作用是   。
（4）已知FeSO₄?xH₂O △FeSO₄ + xH₂O；
計算FeSO₄?xH₂O中的x。（寫出計算過程）
【交流討論】實驗中要持續通入氮氣，否則測出的x值會   （填偏大、偏小或不變）。

Answer 1

探究Ⅰ（1）Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
（2）Fe和Cu    Cu       FeSO₄ 和Al₂(SO₄)₃ 
探究Ⅱ：【數據分析】（1）H₂0      1.26   （2）SO₂
（3）吸收二氧化硫和三氧化硫，防止污染空氣    （4）7      （5） 偏小      

試題分析：探究Ⅰ（1）根據金屬的活動性順序，鐵排在銅的前面，所以步驟①的化學方程式是：Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu
（2）由于步驟①置換出了銅，而鐵又是過量，所以固體甲中含有的物質是：Fe和Cu，在固體混合物中加入稀硫酸，鐵會與稀硫酸反應，所以紅色固體是Cu，溶液乙中的溶質有未反應的Al₂(SO₄)₃和FeSO₄，還有反應生成的FeSO₄，所以溶液乙中的溶質是FeSO₄ 和Al₂(SO₄)₃
探究Ⅱ：【數據分析】（1）根據資料：無水硫酸銅粉末遇水會變成藍色的硫酸銅晶體，結合圖1裝置B中無水硫酸銅粉末變藍，說明產物中有H₂0，該物質的質量可根據圖2判斷，2.78g-1.52g=1.26g
（2）根據質量守恒定律的微觀解釋：化學反應前后，原子的種類和個數都不變，結合化學反應為：2FeSO₄      Fe₂O₃+X↑+SO₃↑，不難推出X的化學式SO₂
（3）因為FeSO₄加熱分解會產生SO₂和SO₃，是一種大氣污染物，所以裝置C中氫氧化鈉溶液的作用是：吸收二氧化硫和三氧化硫，防止污染空氣
（4）根據方程式中FeSO₄?xH₂O或FeSO₄與H₂O的質量關系，即可求出X的值
方法一：   FeSO₄?xH₂O △  FeSO₄ + xH₂O    
152+18x               18x                  
2.78g               1.26g              
(152+18x)/ 2.78g = 18x/ 1.26g
解得x=7
方法二：FeSO₄?xH₂O △FeSO₄ + xH₂O
152    18x
1.52g   1.26g
152/ 1.52g=18x/ 1.26g 
解得x=7 
（5）實驗中要持續通入氮氣，就是將FeSO₄?xH₂O解熱反應中產生的物質全部排入到裝置B、C中，使得剩余固體質量偏大，測出的x值會偏小