Question

15．鐵、鋁及其化合物在生活、生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用．
Ⅰ．某研究性學(xué)習(xí)小組對某硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）熱分解進行研究．該小組同學(xué)稱取a g硫酸亞鐵晶體樣品按如圖圖1高溫加熱，使其完全分解，對所得產(chǎn)物進行探究，并通過稱量裝置B的質(zhì)量測出x的值．

（1）裝置B中硫酸銅粉末變藍(lán)，質(zhì)量增加12.6g，說明產(chǎn)物中有水，裝置C中高錳酸鉀溶液褪色，說明產(chǎn)物中還有二氧化硫．
（2）實驗中要持續(xù)通入氮氣，否則測出的x會偏�。ㄌ睢捌�大”、“偏小”或“不變”）．
（3）硫酸亞鐵晶體完全分解后裝置A中還殘留紅棕色固體Fe₂O₃．
（4）從理論上分析得出硫酸亞鐵分解還生成另一種物質(zhì)SO₃，寫出FeSO₄分解的化學(xué)方程式2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．
（5）某研究所利用SDTQ 600熱分析儀對硫酸亞鐵晶體（FeSO₄•xH₂O）進行熱分解，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，繪制成固體質(zhì)量--分解溫度的關(guān)系圖如圖2．根據(jù)兩種熱分解實驗的有關(guān)數(shù)據(jù)，可計算出FeSO₄•xH₂O中的x=7．
Ⅱ．鋁元素在自然界中主要存在于鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）中．工業(yè)上用鋁土礦制備鋁的某種化合物的工藝流程如下．

（1）在濾液A中加入漂白液，目的是氧化除鐵，所得濾液B顯酸性．
①檢驗濾液B中是否還含有鐵元素的操作方法為：取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素．
②將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出，可選用的最好試劑為c（填選項編號）．
a．氫氧化鈉溶液      b．硫酸溶液      c．氨水    d．二氧化碳
③由濾液B制備氯化鋁晶體涉及的操作為：邊滴加濃鹽酸邊蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶（填操作名稱）、過濾、洗滌．
（2）SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，可采用的裝置為B（填選項編號）．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色；
（2）實驗中要持續(xù)通入氮氣，把水蒸氣全部趕出，否則測出的x會偏��；
（4）FeSO₄的分解后裝置A中還有殘留紅棕色固體，即生成了氧化鐵，又還生成另一物質(zhì)SO₃，根據(jù)氧化還原反應(yīng)，還應(yīng)該有化合價減低的產(chǎn)物SO₂，配平即可；
（5）通過FeSO₄•xH₂O的化學(xué)式可知鐵原子和水的個數(shù)比為1：2x，根據(jù)原子守恒計算；
Ⅱ．圖示工藝流程為：鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）加入稀鹽酸，得到濾渣為二氧化硅，濾液中含有鐵離子、亞鐵離子和鋁離子；加入漂白液后亞鐵離子氧化成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀；濾液B為氯化鋁溶液；二氧化硫與氫氧化鈉在鐵坩堝中焙燒生成硅酸鈉，
（1）①檢驗濾液B中是否還含有鐵元素的方法為利用鐵離子和亞鐵離子的檢驗方法進行檢驗，先檢驗是否含鐵離子，再檢驗是否含亞鐵離子；
②濾液B中鋁元素為氯化鋁，依據(jù)氫氧化鋁溶液強酸強堿，不溶于弱堿選擇；
③加入濃鹽酸抑制氯化鋁的水解，蒸發(fā)濃縮冷卻結(jié)晶，過濾洗滌；
（2）A．蒸發(fā)皿中含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；
B．鐵坩堝可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉；
C．玻璃中含二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；
D．瓷坩堝含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)；

解答 解：Ⅰ．（1）二氧化硫能使高錳酸鉀溶液褪色，
故答案為：二氧化硫；
（2）實驗中要持續(xù)通入氮氣，把水蒸氣全部趕出，否則部分水殘留在裝置中，會導(dǎo)致測出的x會偏小，
故答案為：偏小；
（4）FeSO₄的分解后裝置A中還有殘留紅棕色固體，即生成了氧化鐵，又還生成另一物質(zhì)SO₃，根據(jù)氧化還原反應(yīng)，還應(yīng)該有化合價減低的產(chǎn)物SO₂，方程式為2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑，
故答案為：2FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
（5）通過FeSO₄•xH₂O的化學(xué)式可知鐵原子和水的個數(shù)比為1：2x，
Fe₂O₃～2xH₂O
160     36x
8g     12.6g
x=7
故答案為：7
II．根據(jù)流程可知，鋁土礦（主要成分為Al₂O₃，還含有Fe₂O₃、FeO、SiO₂）加入稀鹽酸，得到濾渣為二氧化硅，濾液中含有鐵離子、亞鐵離子和鋁離子；加入漂白液后亞鐵離子氧化成鐵離子，鐵離子水解生成氫氧化鐵沉淀；濾液B為氯化鋁溶液；二氧化硫與氫氧化鈉在鐵坩堝中焙燒生成硅酸鈉，
（1）①濾液B中是否還含有鐵元素的方法為利用鐵離子和亞鐵離子的檢驗方法進行檢驗，取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素，
故答案為：取少量濾液B，加入KSCN溶液，若不變紅，再加入氯水，仍然不變紅，說明濾液B中不含鐵元素；
②濾液中含有的是氯化鋁溶液，將濾液B中的鋁元素以沉淀形式析出，
a．氫氧化鈉溶液可以沉淀鋁離子但過了會溶解氫氧化鋁，氫氧化鈉不是最佳試劑，故a錯誤；
b．硫酸溶液不與鋁離子反應(yīng)，故b錯誤；
c．氨水是弱堿不能溶解氫氧化鋁，過量的氨水和鋁離子形成氫氧化鋁沉淀過濾得到氫氧化鋁固體，故c正確；
d．二氧化碳和氯化鋁不反應(yīng)，無法生成氫氧化鋁沉淀，故d錯誤；
故答案為：c；
③加入濃鹽酸抑制氯化鋁的水解，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過濾，洗滌，
故答案為：冷卻結(jié)晶；
（2）A．蒸發(fā)皿中含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)，不能用于SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，故A錯誤；
B．鐵坩堝可以熔融二氧化硅和氫氧化鈉，可在鐵坩堝中用SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，故B正確；
C．玻璃中含二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)，不能用于SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，故C錯誤；
D．瓷坩堝含有二氧化硅和氫氧化鈉反應(yīng)，不能用于SiO₂和NaOH焙燒制備硅酸鈉，故D錯誤；
故答案為：B．

點評 本題考查了物質(zhì)制備方案的設(shè)計、常見物質(zhì)的分離與提純方法的綜合應(yīng)用，題目難度中等，明確制備工藝流程及反應(yīng)原理為解答關(guān)鍵，注意掌握化學(xué)實驗基本操作方法，試題充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．