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绿矾(FeSO4?7H2O)、硫酸亚铁铵(FeSO4?(NH42SO4?6H2O)是重要的化学化工试剂.工业上常利用机械加工行业产生的废铁屑为原料制备.这种废铁屑中常混有FeS(其它杂质忽略不计),与稀硫酸反应为:FeS+H2SO4=FeSO4+H2S↑,H2S有毒,水溶液名称为氢硫酸.
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请回答下列问题:
(1)图Ⅰ用于制备绿矾.锥形瓶中反应产生绿矾,其中盛放的药品或原料是
 
,发生的反应除前述化学方程式外,还一定有 (写化学方程式):
 

若知集气瓶的作用是作安全瓶,烧杯中发生的反应是:CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4,则烧杯中盛放的试剂是
 
,其作用为
 

(2)图Ⅱ用于制备硫酸亚铁铵(已知亚铁盐容易被氧化).在0~60℃的温度范围内,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比硫酸铵、硫酸亚铁的溶解度小,所以硫酸亚铁与硫酸铵的混合溶液冷却至室温便析出硫酸亚铁铵.
具体操作:①打开活塞
 
,关闭活塞
 
,从
 
(填仪器名称)中滴下稀H2SO4到250mL规格的锥形瓶中,充分反应.②待锥形瓶中的铁屑快反应完时,关闭活塞
 
,打开活塞
 
.③放置一段时间,试剂瓶底部将结晶出硫酸亚铁铵.
实验中氢气的作用是
 

氢氧化钠溶液的作用是
 

(3)在制备硫酸亚铁的过程中,理论上控制铁过量或酸过量均有利于防止Fe2+被氧化.设计两个实验:实验一,控制酸过量;实验二,控制铁过量;其余步骤同,制得硫酸亚铁铵,并对产品质量进行检测.检测结果如下:
 
序号 反应物用量(n表示微粒个数) 产品质量
1 n(H2SO4):n(Fe)>1:1 介于1级~Ⅱ级之间
2 n(H2SO4):n(Fe)<1:1 优于1级
已知产品质量标准:Fe3+的质量分数等于0.005%,产品质量定为Ⅰ级;Fe3+的质量分数等于0.01%,产品质量定为Ⅱ级,从实验结果中,可得出制备硫酸亚铁溶液时,反应控制
 
过量为最佳.
(4)处理胶片的废液中含大量AgNO3、Zn(NO32和Fe(NO32,若随意排放不仅会造成严重的污染,而且造成资源浪费.某同学从上述的废液中回收金属银并得到副产品绿矾(FeSO4?7H2O),其回收流程如下:
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操作②是
 
,固体A中含
 
,固体B是
 

x是
 
,y是
 
,x、y过量的共同作用是
 

(5)硫酸最古老的生产方法是:把绿矾(FeSO4?7H2O)装入反应器中加强热,会流出油状液体,并放出有刺激性气味的气体(SO2),反应器中的固体变为红色.这个变化的过程可用两个化学方式表示.
 

 
分析:(1)根据工业制备绿矾的原料进行分析,根据制备绿矾是铁和硫酸的反应制备的进行分析,
根据烧杯中发生的反应是:CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4,可知硫化氢来自锥形瓶中,进而确定烧杯中的物质和作用,
(2)根据制备硫酸亚铁铵,需要硫酸亚铁,和硫酸铵,左边的集气瓶中已经有了硫酸铵,需要利用中间的锥形瓶制备硫酸亚铁,需要通过分液漏斗滴加硫酸,结合装置中的反应原理分析关闭和打开活塞的顺序.
根据实验操作和注意事项确定氢气和氢氧化钠的作用.
(3)根据产品级别的判断标准结合表中的硫酸和铁的反应比例进行分析,
(4)根据操作②分离出液体和固体进行分析,
根据溶液D中只有一种盐是硫酸亚铁,可以分析出Y是硫酸,B是银,所以固体A就是铁和银,所以X就是铁,将推出的各种物质代入验证即可,
(5)根据质量守恒定律可知红色的物质是氧化铁,油状的液体是浓硫酸进行分析.
解答:解:(1)工业制备绿矾常用废铁屑和硫酸反应进行制取,故答案为:废铁屑和稀硫酸;废铁屑中一定含有铁,铁和硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,故答案为:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑;
烧杯中发生的反应是:CuSO4+H2S=CuS↓+H2SO4,废铁屑中含有FeS,可知硫化氢来自锥形瓶中,所以烧杯中应为硫酸铜溶液,故答案为:CuSO4溶液;
H2S有毒,水溶液名称为氢硫酸,故答案为:吸收尾气H2S.
(2)需要先制备硫酸亚铁,就需要通过中间比较长的装置滴加液体,锥形瓶中盛放废铁屑,制取时,先关闭A,不然会将生成的硫酸压入左边的瓶中,打开BC用氢气将装置内的空气排出,因为亚铁盐容易被氧化,制出硫酸亚铁后,就需要打开A,关闭BC,将硫酸亚铁压入左边的瓶中,使之反应,故答案为:BC,A;分液漏斗;BC,A
瓶中的空气需要用气体排出,硫酸亚铁也需要气体将其压入反应容器中,故答案为:①排尽整个装置中的空气,防止FeSO4被氧化 ②将硫酸亚铁溶液压入饱和碳酸铵溶液
因为H2S有毒,水溶液名称为氢硫酸,需要被吸收,故答案为:吸收尾气H2S
(3)硫酸和铁的质量比确定了产品的级别,从Fe3+的质量分数等于0.005%,产品质量定为Ⅰ级;Fe3+的质量分数等于0.01%,产品质量定为Ⅱ级,可以看出,三价铁的含量越低级别越高,从表中可以看出,只要控制铁过量,产品级别就高,故答案为:铁,
(4)过滤操作是将固体从液体中分离的一种操作,经过②后,分离出液体和固体,故答案为:过滤  
溶液D中只有一种盐是硫酸亚铁,可以分析出Y是硫酸,B是银,所以固体A就是铁和银,所以X就是铁,过量的铁是为了将硝酸亚铁中的铁全部置换出来,过量的硫酸是为了将铁全部反应完,故答案为:银、铁,银,铁,稀硫酸,使反应完全
(5)绿矾(FeSO4?7H2O)加热后生成了氧化铁、二氧化硫,还有浓硫酸,故答案为:①2FeSO4?7H2O
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Fe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O;②SO3+H2O═H2SO4
点评:该题的难度比较大,阅读量多,在做这类题时,对题意要理解透,找出有用的物质,然后根据问题结合所学的知识进行解答.
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