Question

【题目】铜、铁是人类使用最早、应用广泛的金属。

（探究一）

（1）铁生锈主要跟空气中的______有关，用稀硫酸除铁锈的化学方程式为________。

（2）小茜同学发现自己的铜制眼镜框表面出现了绿色物质，通过化学学习知道该物质为铜锈，俗称“铜绿”，主要成分为Cu2(OH)2CO3,该反应的化学方程式为：2Cu+O2+H2O+X = Cu2(OH)2CO3，则X的化学式为__________。

（探究二）

以黄铜矿（CuFeS2）为原料，采用生物炼铜是现代炼铜的新工艺，原理为：4CuFeS2+17O2+2H2SO4 4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O，向上述反应后的溶液中加入Fe粉，得到FeSO4溶液和Cu。

（3）CuFeS2为二硫化亚铁铜，也可以表示为CuSFeS，其中S元素的化合价为_____。

（4）发生主要反应的两个化学方程式为：①Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4； ②_________。

（5）FeSO4溶液经蒸发浓缩、_______、过滤等操作得到硫酸亚铁晶体（FeSO4xH2O）。

（探究三）

硫酸亚铁晶体（FeSO4xH2O）是一种重要的食品和饲料添加剂，对其进行热分解研究。

（查阅资料）①硫酸铜粉末为白色，吸水后变成蓝色晶体。

②二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色

③硫酸亚铁晶体加热会先失去结晶水，高温会继续分解产生一种金属氧化物和两种非金属氧化物。

称取ag硫酸亚铁晶体样品按图1高温加热，使其完全分解，对所得产物进行探究，并通过称量装置B的质量测出x的值。

（6）装置B中硫酸铜粉末变蓝，质量增加12.6g，说明产物中有_______，装置C中高锰酸钾溶液褪色，说明产物中还有_________；装置D球形干燥管的作用_____；实验中要持续通入氮气，否则测出的x会_________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

（7）硫酸亚铁晶体完全分解后，装置A中残留红棕色固体，另从理论上分析得出硫酸亚铁分解还生成另一物质SO3，写出FeSO4分解的化学方程式_______。

（8）某研究所利用热分析仪对硫酸亚铁晶体（FeSO4xH2O）进行热分解，获得相关数据，绘制成固体质量——分解温度的关系图如图2，根据图2中有关数据，可计算出FeSO4xH2O中的x=______。

Answer 1

【答案】水和氧气 Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O CO2 -2 Fe+CuSO4=== CuSO4+Fe 降温结晶（或冷却结晶） 水 二氧化硫 防止氢氧化钠溶液倒吸 偏小 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 7

【解析】

探究一：

（1）铁和空气中的氧气和水共同接触会生锈；利用稀硫酸除铁锈是稀硫酸和氧化铁反应生成硫酸铁和水，化学方程式为：Fe2O3+3H2SO4===Fe2(SO4)3+3H2O；

（2）根据质量守恒定律，反应前后原子的种类和数目不变，反应前有2个铜原子，三个氧原子和2个氢原子，反应后有2个铜原子、2个氢原子、5个氧原子和1个碳原子，则X中含有2个氧原子和一个碳原子，X为二氧化碳；

探究二：

（3）化合物中各元素的化合价代数和为零，CuFeS2中亚铁元素和铜离子的的化合价为+2价，则（+2）+（+2）+2X=0，得X=-2，即硫元素的化合价是-2价；

（4）根据4CuFeS2+17O2+2H2SO4 4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O，生成物是CuSO4、2Fe2(SO4)3，向上述反应后的溶液中加入Fe粉，得到FeSO4溶液和Cu，则反应为Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，和铁和硫酸铜反应生成硫酸铜和铁，方程式为：Fe+CuSO4===CuSO4+Fe；

（5）物质结晶的方法有：浓缩结晶、降温结晶、过滤等；

探究三：

（6）装置B中硫酸铜粉末变蓝，质量增加12.6g，说明产物中有水，装置C中高锰酸钾溶液褪色，说明产物中还有二氧化硫，装置D球形干燥管的作用防止氢氧化钠溶液倒吸，持续通氮气使得加热产生的水蒸气全部进入U型管中，否则生成的部分水蒸气会在装置A处玻璃管内冷凝，水蒸气停留在装置中导致结果偏小；

（7）根据题中提示，反应物是硫酸亚铁，红棕色固体是氧化铁，生成物还有二氧化硫和三氧化硫，则方程式为：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑；

（8）由图象可知剩余固体为氧化铁质量为8g，而氧化铁中的铁全部来自于硫酸亚铁，又因为FeSO4xH2O中铁原子和水分子的个数比为1：x，则有

解得：X=7