Question

19．為了保護(hù)環(huán)境，充分利用資源．某研究小組通過如圖簡化流程，將工業(yè)制硫酸的硫鐵礦燒渣（主要以Fe₂O₃存在，還含有氧化鋁、二氧化硅等雜質(zhì)）轉(zhuǎn)變成重要的化工原料FeSO₄（反應(yīng)條件略）
活化硫鐵礦還原Fe³⁺的主要反應(yīng)為：FeS₂+7Fe₂（S0₄）₃+8H₂O→15FeSO₄+8H₂SO₄，不考慮其它反應(yīng)，已知各氫氧化物沉淀PH值，請回答下列問題：

pH	開始沉淀	沉淀完全
Fe（OH）2	5.8	8.8
Fe（OH）3	1.1	3.2
Al（OH）3	3.0	5.0

（1）第Ⅲ步目的是調(diào)劑PH，去除鋁雜質(zhì)（或除去Al（OH）₃\Fe（OH）₃）．
（2）檢驗所得綠礬晶體中是否含有Fe³⁺的實驗操作為取少量晶體溶于水，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，（或滴加苯酚溶液，不出現(xiàn)紫色）表明不含有Fe³⁺，反之則含．
（3）得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌，其目的是：①除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)，②溫度低、用水少降低洗滌過程中硫酸亞鐵晶體的損耗．
研究性學(xué)習(xí)小組對硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）熱分解研究，該小組同學(xué)稱取ag硫酸亞鐵晶體樣品按圖1高溫加熱，使其完全分解，對所得產(chǎn)物進(jìn)行探究：

（4）裝置B的目的是檢驗產(chǎn)物水生成；裝置C中高錳酸鉀溶液褪色，使之褪色的物質(zhì)的名稱是二氧化硫；裝置D中球形干燥管的作用是防止氫氧化鈉溶液倒吸．
（5）硫酸亞鐵晶體完全分解后裝置A中殘留紅棕色固體．寫出FeSO₄分解的化學(xué)方程式2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．
（6）設(shè)計一個簡單實驗檢驗產(chǎn)生的含硫元素的氣體：．
（7）某研究所利用SDTQ600熱分析儀對硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）進(jìn)行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制成固體質(zhì)量--分解溫度的關(guān)系如圖2，由此得出FeSO₄•xH₂O中的x值為$\frac{10a-152}{18}$．

Answer 1

分析 由流程可知，硫鐵礦燒渣用硫酸浸取，過濾后濾液中含有硫酸鐵、未反應(yīng)的硫酸，用活化硫鐵礦還原Fe³⁺后過濾，向濾液中加入FeCO₃調(diào)節(jié)溶液pH，過濾后在通入空氣、調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中雜質(zhì)離子，過濾濃縮結(jié)晶得到FeSO₄晶體，以此解答（1）～（3）；
研究性學(xué)習(xí)小組對硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）熱分解研究，該小組同學(xué)稱取ag硫酸亞鐵晶體樣品按圖1高溫加熱，使其完全分解，對所得產(chǎn)物進(jìn)行探究，由裝置可知，氮氣將裝置中的空氣排出，A中晶體分解，B中檢驗水的生成，C中檢驗二氧化硫的生成，D為尾氣吸收裝置，結(jié)合質(zhì)量變化計算，以此解答（4）～（7）．

解答 解：由流程可知，硫鐵礦燒渣用硫酸浸取，過濾后濾液中含有硫酸鐵、未反應(yīng)的硫酸，用活化硫鐵礦還原Fe³⁺后過濾，向濾液中加入FeCO₃調(diào)節(jié)溶液pH，過濾后在通入空氣、調(diào)節(jié)溶液pH，除去溶液中雜質(zhì)離子，過濾濃縮結(jié)晶得到FeSO₄晶體，
（1）第Ⅲ步目的是調(diào)劑PH，去除鋁雜質(zhì)（或除去 Al（OH）₃\Fe（OH）₃），故答案為：調(diào)劑PH，去除鋁雜質(zhì)（或除去 Al（OH）₃\Fe（OH）₃）；
（2）檢驗所得綠礬晶體中是否含有Fe³⁺的實驗操作為取少量晶體溶于水，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，（或滴加苯酚溶液，不出現(xiàn)紫色）表明不含有Fe³⁺；反之，則含，故答案為：取少量晶體溶于水，滴加KSCN溶液，若不出現(xiàn)血紅色，（或滴加苯酚溶液，不出現(xiàn)紫色）表明不含有Fe³⁺，反之則含；
（3）得到的綠礬晶體用少量冰水洗滌，其目的是①除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)，②溫度低、用水少降低洗滌過程中硫酸亞鐵晶體的損耗，
故答案為：①除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì)，②溫度低、用水少降低洗滌過程中硫酸亞鐵晶體的損耗；
（4）裝置B的目的是檢驗產(chǎn)物水生成；裝置C中高錳酸鉀溶液褪色，使之褪色的物質(zhì)的名稱是二氧化硫；裝置D中球形干燥管的作用是防止氫氧化鈉溶液倒吸，
故答案為：檢驗產(chǎn)物水生成；二氧化硫；防止氫氧化鈉溶液倒吸；
（5）FeSO₄分解的化學(xué)方程式為2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑，故答案為：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑； 
（6）設(shè)計一個簡單實驗檢驗產(chǎn)生的含硫元素的氣體為，用鹽酸酸化的氯化鋇溶液與品紅溶液，如分別通入可不分先后，如按流程進(jìn)行，氯化鋇在前品紅在后），故答案為：；
（7）通過FeSO₄•xH₂O的化學(xué)式可知鐵原子和水的個數(shù)比為1：2x，
Fe₂O₃～2FeSO₄．xH₂O
160      2×（152+18x）
8g         a
解得x=$\frac{10a-152}{18}$，
故答案為：$\frac{10a-152}{18}$．

點評 本題考查混合物分離提純綜合應(yīng)用及物質(zhì)含量測定，為高頻考點，把握物質(zhì)的性質(zhì)、流程中發(fā)生的反應(yīng)及混合物分離方法為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析與實驗?zāi)芰Φ目疾�，綜合性較強(qiáng)，題目難度中等．