Question

绿矾（FeSO₄?7H₂O）、硫酸亚铁铵（FeSO₄?（NH₄）₂SO₄?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．

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（NO₃）₂和Fe（NO₃）₂，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：

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．
①

 

．
②

 

．

Answer 1

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

△   .

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．