問題詳情:
銅、鐵是人類使用最早、應用廣泛的金屬。
(探究一)
(1)鐵生鏽主要跟空氣中的______有關,用稀硫*除鐵鏽的化學方程式為________。
(2)小茜同學發現自己的銅製眼鏡框表面出現了綠*物質,通過化學學習知道該物質為銅鏽,俗稱“銅綠”,主要成分為Cu2(OH)2CO3,該反應的化學方程式為:2Cu+O2+H2O+X = Cu2(OH)2CO3,則X的化學式為__________。
(探究二)
以黃銅礦(CuFeS2)為原料,採用生物鍊銅是現代鍊銅的新工藝,原理為:4CuFeS2+17O2+2H2SO4 4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O,向上述反應後的溶液中加入Fe粉,得到FeSO4溶液和Cu。
(3)CuFeS2為二硫化亞鐵銅,也可以表示為CuS•FeS,其中S元素的化合價為_____。
(4)發生主要反應的兩個化學方程式為:①Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4; ②_________。
(5)FeSO4溶液經蒸發濃縮、_______、過濾等*作得到硫*亞鐵晶體(FeSO4•xH2O)。
(探究三)
硫*亞鐵晶體(FeSO4•xH2O)是一種重要的食品和飼料添加劑,對其進行熱分解研究。
(查閲資料)①硫*銅粉末為白*,吸水後變成藍*晶體。
②二氧化硫能使高錳*鉀溶液褪*
③硫*亞鐵晶體加熱會先失去結晶水,高温會繼續分解產生一種金屬氧化物和兩種非金屬氧化物。
稱取ag硫*亞鐵晶體樣品按圖1高温加熱,使其完全分解,對所得產物進行探究,並通過稱量裝置B的質量測出x的值。
(6)裝置B中硫*銅粉末變藍,質量增加12.6g,説明產物中有_______,裝置C中高錳*鉀溶液褪*,説明產物中還有_________;裝置D球形乾燥管的作用_____;實驗中要持續通入氮氣,否則測出的x會_________(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
(7)硫*亞鐵晶體完全分解後,裝置A中殘留紅棕*固體,另從理論上分析得出硫*亞鐵分解還生成另一物質SO3,寫出FeSO4分解的化學方程式_______。
(8)某研究所利用熱分析儀對硫*亞鐵晶體(FeSO4•xH2O)進行熱分解,獲得相關數據,繪製成固體質量——分解温度的關係圖如圖2,根據圖2中有關數據,可計算出FeSO4•xH2O中的x=______。
【回答】
水和氧氣 Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O CO2 -2 Fe+CuSO4= CuSO4+Fe 降温結晶(或冷卻結晶) 水 二氧化硫 防止*氧化*溶液倒吸 偏小 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 7
【詳解】
探究一:
(1)鐵和空氣中的氧氣和水共同接觸會生鏽;利用稀硫*除鐵鏽是稀硫*和氧化鐵反應生成硫*鐵和水,化學方程式為:Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)3+3H2O;
(2)根據質量守恆定律,反應前後原子的種類和數目不變,反應前有2個銅原子,三個氧原子和2個*原子,反應後有2個銅原子、2個*原子、5個氧原子和1個碳原子,則X中含有2個氧原子和一個碳原子,X為二氧化碳;
探究二:
(3)化合物中各元素的化合價代數和為零,CuFeS2中亞鐵元素和銅離子的的化合價為+2價,則(+2)+(+2)+2X=0,得X=-2,即硫元素的化合價是-2價;
(4)根據4CuFeS2+17O2+2H2SO4 4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O,生成物是CuSO4、2Fe2(SO4)3,向上述反應後的溶液中加入Fe粉,得到FeSO4溶液和Cu,則反應為Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4,和鐵和硫*銅反應生成硫*銅和鐵,方程式為:Fe+CuSO4=CuSO4+Fe;
(5)物質結晶的方法有:濃縮結晶、降温結晶、過濾等;
探究三:
(6)裝置B中硫*銅粉末變藍,質量增加12.6g,説明產物中有水,裝置C中高錳*鉀溶液褪*,説明產物中還有二氧化硫,裝置D球形乾燥管的作用防止*氧化*溶液倒吸,持續通氮氣使得加熱產生的水蒸氣全部進入U型管中,否則生成的部分水蒸氣會在裝置A處玻璃管內冷凝,水蒸氣停留在裝置中導致結果偏小;
(7)根據題中提示,反應物是硫*亞鐵,紅棕*固體是氧化鐵,生成物還有二氧化硫和三氧化硫,則方程式為:2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑;
(8)由圖象可知剩餘固體為氧化鐵質量為8g,而氧化鐵中的鐵全部來自於硫*亞鐵,又因為FeSO4•xH2O中鐵原子和水分子的個數比為1:x,則有
解得:X=7
知識點:利用化學方程式的簡單計算
題型:科學探究題