Question

【题目】绿矾（FeSO47H2O）是重要工业产品，可用于制备Fe2O3，复印用Fe3O4粉、还原铁粉等，开发利用绿矾工艺是一项十分有意义的工作。某研究性小组展开了系列研究。

Ⅰ．制备Fe2O3

（资料一）

（1）无水硫酸铜遇水变成蓝色的硫酸铜晶体。

（2）绿矾（FeSO47H2O）高温分解产生一种金属氧化物和几种气态非金属氧化物。

（3）SO2是无色有刺激性的有毒气体，能使品红溶液褪色；SO3在0℃是一种无色晶体。

甲同学用如图1装置制备Fe2O3并验证绿矾受热分解的其他产物：

实验过程中发现：A中有红棕色固体生成，B中无水硫酸铜变蓝，C中U形管内有无色晶体析出，D中品红溶液褪色。以上能证明有水生成的现象是______，装置E的作用是______，绿矾高温分解的化学方程式为______。

Ⅱ．制备Fe3O4

乙同学模拟生产复印用Fe3O4粉的实验流程如图2：

（资料二）Fe（OH）2是一种白色难溶于水的固体，在空气中易被氧气所氧化，制备时必须尽量排除氧气的干扰。

FeSO4溶液中加入NaOH溶液，反应的化学方程式依次为：①______，②4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3．由沉淀a获得Fe3O4的化学方程式为：Fe（OH）2+2Fe（OH）3=Fe3O4+4H2O，若制取Fe（OH）2，采取的实验操作是：向盛有5mL新制FeSO4溶液的试管中加入10滴植物油，然后用胶滴管加煮沸的NaOH溶液（已经排尽O2），图3中该实验使用胶头滴管的滴加NaOH溶液使用方法正确的是______（填字母）。

Ⅲ．制备还原铁粉

制备还原铁粉的工业流程如图4：

（1）操作1的名称是______。

（2）粗还原铁粉经加工处理后变成纯还原铁粉，纯还原铁粉和水蒸气在高温条件下也可制得四氧化三铁，同时生成一种气体。其装置如图5所示：

SAP材料用途较多，其吸水性强，湿润的SAP材料能为该反应持续提供水蒸气。实验开始一段时间后，观察到在肥皂液中有大量的气泡产生，此气泡用火柴即能点燃，同时有肥皂泡飘到空中。生成的气体是______，干燥的SAP材料作用是______，请写出该反应的化学方程式______。

Answer 1

【答案】B中无水硫酸铜变蓝 吸收SO2防止污染空气 2FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑ FeSO4+2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4 A 过滤 氢气 干燥剂或吸水作用（催化作用） 3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑

【解析】

（1）实验过程中发现：A中有红棕色固体生成，应该是氧化铁，B中无水硫酸铜变蓝说明生成水，根据“SO2是无色有刺激性的有毒气体，能使品红溶液褪色；SO3在0℃是一种无色晶体。”和C中U形管内有无色晶体析出，可知生成三氧化硫。D中品红溶液褪色说明生成了二氧化硫。以上能证明有水生成的现象是B中无水硫酸铜变蓝，装置E的作用是吸收SO2防止污染空气，绿矾高温分解的化学方程式为2FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O↑。

（2）FeSO4溶液中加入NaOH溶液，是硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁和硫酸钠，对应的化学方程式为：FeSO4+2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4．由于“Fe（OH）2是一种白色难溶于水的固体，在空气中易被氧气所氧化，制备时必须尽量排除氧气的干扰”。所以若制取Fe（OH）2，采取的实验操作是：向盛有5mL新制FeSO4溶液的试管中加入10滴植物油，然后用胶滴管加煮沸的NaOH溶液。该实验使用胶头滴管的滴加NaOH溶液，滴管下端管口伸到氢氧化钠溶液内滴加，方法正确的是 A，此处不能单纯考虑胶头滴管的正确使用规则，要按照实际情况进行调整，就是硫酸亚铁尽量不接触空气，所以排除BCD。

（3）操作1是固体和液体分离，为过滤。

（4）实验开始一段时间后，观察到在肥皂液中有大量的气泡产生，此气泡用火柴即能点燃，同时有肥皂泡飘到空中。结合质量守恒定律可得，生成的气体是氢气，根据“SAP材料用途较多，其吸水性强，湿润的SAP材料能为该反应持续提供水蒸气”干燥的SAP材料作用是 干燥剂或吸水作用，根据“纯还原铁粉和水蒸气在高温条件下也可制得四氧化三铁，同时生成一种气体。”可得其化学方程式为3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑。