题目内容
19．聚合硫酸铁（PFS）是一种新型的饮用水处理剂和城市污水净化剂，其化学组成可表示为[Fex（OH）y（SO4）z]m．某中学化学兴趣小组以聚合硫酸铁的生产流程和相关性质进行了一系列的探究．Ⅰ．聚合硫酸铁的工业生产．
如图是以回收废铁屑为原料制备PFS的一种工艺流程．
回答下列问题
（1）废铁屑主要为表面附有大量铁锈的铁，铁锈的主要成分为氧化铁．“过筛”与化学实验中的过滤原理相似（填操作名称）．
（2）酸浸时最合适的酸是稀硫酸，写出铁锈与该酸反应的化学反应方程式Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O．
（3）反应釜中加入氧化剂的作用是将Fe2+转化为Fe3+．你认为下列氧化剂中最合适的是C（填标号），原因是不引入其他杂质．
A．KMnO4B．Cl2C．H2O2D．HNO3
（4）相对于常压蒸发，减压蒸发的优点是AB．
A．有利于水分蒸发B．降低沸点，防止晶体分解C．降低生产成本
Ⅱ．聚合硫酸铁的成分探究．
该研究小组为确定聚合硫酸铁的化学式，进行了如下实验：
①称取5.52g聚合硫酸铁样品溶于足量的稀盐酸中并充分混合；
②向①所得的混合物中加入足量的BaCl2溶液，充分反应后，经过滤、洗涤、干燥、称重，得沉淀4.66g．
③若向步骤②的滤液中加入过量的NaOH溶液，充分反应后，再将沉淀过滤、洗涤、灼烧、称重，得固体3.20g．
则聚合硫酸铁[Fex（OH）y（SO4）z]m样品中的x：y：z的值为2：4：1．
试写出该聚合硫酸铁与盐酸的反应方程式3[Fe2（OH）4SO4]m+12mHCl=mFe2（SO4）3+4mFeCl3+12mH2O．
Ⅲ．聚合硫酸铁的热分解气体产物成分探究．
该小组将5.52g聚合硫酸铁在一定条件下加热完全分解，对所得气体产物进行实验探究．（已知SO3的熔点为16.8℃）．
【提出假设】
假设1：所得气体的成分是SO3；
假设2：所得气体的成分是SO2、O2；
假设3：所得气体的成分是SO3、SO2、O2．
【设计实验】
按下图装置进行实验．
实验过程中发现：B中无水硫酸铜变蓝，C中U形管内有无色晶体析出，D中品红溶液褪色，装置E的作用是吸收多余的二氧化硫，防止污染空气．
【实验结论】
通过实验现象判断，假设3成立．
如果最终试管中固体为一种红棕色纯净物，则质量为3.2g．
分析 Ⅰ．（1）铁锈的主要成分是氧化铁；
“过筛”与化学实验中的过滤原理相似；
（2）酸浸时最合适的酸是稀硫酸，这样可以防止带入新的杂质；
氧化铁和稀硫酸反应生成硫酸铁和水；
（3）反应釜中加入氧化剂的作用是将Fe2+转化为Fe3+，下列氧化剂中最合适的是过氧化氢，反应后过氧化氢被还原成水；
（4）水的沸点随着压强减小而减小；
Ⅱ．钡离子能和硫酸根离子结合成白色沉淀硫酸钡；
铁离子能和氢氧根离子结合成红褐色沉淀氢氧化铁，灼烧氢氧化铁分解生成氧化铁和水；
该聚合硫酸铁与盐酸反应生成硫酸铁、氯化铁和水；
Ⅲ．二氧化硫能使品红溶液褪色；
二氧化硫能和氢氧化钠反应生成亚硫酸钠和水；
如果最终试管中固体为一种红棕色纯净物，则该物质是氧化铁．
解答 解：Ⅰ．（1）铁锈的主要成分是氧化铁，“过筛”与化学实验中的过滤原理相似．
故填：氧化铁；过滤．
（2）酸浸时最合适的酸是稀硫酸，这样可以防止带入新的杂质；
铁锈中的氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁和水，反应的化学反应方程式为：Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O．
故填：稀硫酸；Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O．
（3）反应釜中加入氧化剂的作用是将Fe2+转化为Fe3+，下列氧化剂中最合适的是H2O2，这是因为利用过氧化氢做氧化剂不会带入新的杂质．
故选：C．
（4）相对于常压蒸发，减压蒸发有利于水分蒸发，能够降低沸点，防止晶体分解．
故选：AB．
Ⅱ．设硫酸根离子质量为x，
Ba2++SO42-=BaSO4，
96 233
x 4.66g
$\frac{96}{x}$=$\frac{233}{4.66g}$，
x=1.92g，
若向步骤②的滤液中加入过量的NaOH溶液，充分反应后得到氢氧化铁沉淀，再将沉淀过滤、洗涤、灼烧得到氧化铁、称重，得固体3.20g，说明氧化铁质量是3.20g，则铁离子质量为：3.20g$\frac{112}{160}$×100%=2.24g，
则聚合硫酸铁中氢氧根离子质量为：5.52g-1.92g-2.24g=1.36g，
x：y：z=$\frac{2.24g}{56}$：$\frac{1.36g}{17}$：$\frac{1.92g}{96}$=2：4：1．
故填：2：4：1．
该聚合硫酸铁与盐酸的反应方程式为：3[Fe2（OH）4SO4]m+12mHCl=mFe2（SO4）3+4mFeCl3+12mH2O．
故填：3[Fe2（OH）4SO4]m+12mHCl=mFe2（SO4）3+4mFeCl3+12mH2O．
Ⅲ．【提出假设】
假设1：所得气体的成分是SO3；
假设2：所得气体的成分是SO2、O2；
假设3：所得气体的成分是 SO3、SO2、O2．
故填：SO3、SO2、O2．
【设计实验】装置E的作用是吸收多余的二氧化硫，防止污染空气．
故填：吸收多余的二氧化硫，防止污染空气．
B中无水硫酸铜变蓝说明生成水，C中U形管内有无色晶体析出是在冰水结晶的，根据信息“已知SO3的熔点为16.8℃”，可知晶体为三氧化硫，D中品红溶液褪色，说明生成二氧化硫，所以应该是假设3成立．
如果最终试管中固体为一种红棕色纯净物，根据颜色以及质量守恒定律可得固体为氧化铁．
设生成的氧化铁的质量为x（这个化学方程式配平可以用待定系数法，最好是借助化合价升降法）
4Fe2（OH）4SO4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Fe2O3+2SO2↑+2SO3↑+O2↑+8H2O
1104 640
5.52g x
$\frac{1104}{640}$=$\frac{5.52g}{x}$
x=3.2g
故填：3；3.2g
点评 读图，从中获得解答题目所需的信息，所以在解答题目时先看解答的问题是什么，然后带着问题去读给出的图进而去寻找解答有用的信息，这样提高了信息扑捉的有效性．解答的问题实际上与复杂的转化图相比，其实很简单很基础，或者可以说转化图提供的是情境，考查基本知识．
黄冈海淀全程培优测试卷系列答案| A． | Na2CO3$\stackrel{CaCl_{2}}{→}$CaCO3$\stackrel{NaOH}{→}$Ca（OH）2 | B． | KMnO4$\stackrel{△}{→}$O2$\stackrel{Fe/点燃}{→}$Fe2O3 | ||
| C． | SO2$\stackrel{H_{2}O}{→}$H2SO3$\stackrel{O_{2}}{→}$H2SO4 | D． | Fe$\stackrel{稀H_{2}SO_{4}}{→}$Fe2（SO4）3$\stackrel{NaOH}{→}$Fe（OH）3 |
| 选项 | 实验目的 | 实验设计 |
| A | 除去二氧化碳中混有的少量一氧化碳 | 通入过量氧气，点燃 |
| B | 除去氯化钠中混有的少量硫酸钠 | 加水溶解，再加入适量的氢氧化钡溶液，然后过滤、蒸发、结晶 |
| C | 鉴别磷矿粉和硝酸钾 | 观察颜色 |
| D | 比较铝、铜、银的金属活动性 | 将铝丝分别插入硫酸铜溶液和硝酸银溶液中 |
| A． | A | B． | B | C． | C | D． | D |
请分析如图碱的化学性质知识网络，完成下列问题：（1）若指示剂为石蕊溶液，遇碱溶液则变为蓝色；
（2）图中的X填写酸（填物质的类别）；
（3）若非金属氧化物为二氧化碳，碱为氢氧化钠，请写出反应②的化学方程式2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；
（4）请根据如表所提供的部分物质的溶解性表，写出符合反应③的化学方程式Ba（OH）2+K2CO3═BaCO3↓+2KOH．
| OH- | NO3- | CO32- | |
| K+ | 溶 | 溶 | 溶 |
| Ba2+ | 溶 | 溶 | 不 |
向X溶液中不断加入Y，下列各种实验与图中所示关系相符的一组是（ ）| A． |  向接近饱和的KNO3溶液中加入KNO3固体 | |
| B． |  足量的Zn、Fe分别与等质量等质量分数的稀硫酸反应 | |
| C． |  常温下向pH=10的氢氧化钠溶液中加水稀释 | |
| D． |  向硫酸铜和硫酸混合液中滴入氢氧化钠溶液 |
水能灭火，也能生火，李老师给同学们表演了“水能生火”的魔术（如图）：他将包有过氧化氢（Na2O2）粉末的脱脂棉放在石棉网上，向脱脂棉上滴了几滴水，脱脂棉立即燃烧起来，查阅资料知道：过氧化钠与水反应生成的产物只有两种，都是初中化学常见的物质，根据所学化学知识回答：| A． | H2 | B． | CO2 | C． | HNO3 | D． | Cu（OH）2 |