Question

8．废铁屑的主要成分是铁，同时还有少量铁锈（Fe₂O₃），动物饲料硫酸亚铁的生产工艺之一如图所示：

（1）在反应器中发生反应的化学方程式除Fe₂（SO₄）₃+Fe=3FeSO₄外还有2个反应，①有单质生成的化学方程式是Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑，②没有单质生成的化学方程式是Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；其中同时作为反应器维持70℃～80℃所需热量主要提供者的反应是①（填“①”或“②”）；反应器所在的厂房要加强通风的原因可能是稀释具有可燃性的氢气，以防爆炸．
（2）滤液M中肯定含有的溶质的化学式是FeSO₄、H₂SO₄．
（3）滤液M经过操作B可得硫酸亚铁晶体（FeSO₄•7H₂O）．已知硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成如下表：

温度/℃	0	10	30	40	50	60	64	70	80	90
溶解度/g	15.6	20.5	33.0	40.4	48.8	55.0	55.3		50.6	43.7
析出晶体	FeSO4•7H2O							FeSO4•4H2O		FeSO4•H2O

根据上表，硫酸亚铁晶体（FeSO₄•7H₂O）冷却结晶温度最高不超过64℃．
（4）将无水硫酸亚铁（FeSO₄）隔绝空气加强热，生成产物有三氧化二铁和其它两种硫的氧化物，试写出该反应的化学方程式：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．

Answer 1

分析 （1）根据铁、氧化铁都能和稀硫酸反应，可以依据反应物、生成物结合质量守恒定律写出反应的化学方程式；
（2）根据加入的硫酸是过量的，所以在溶液中含有硫酸和反应生成的硫酸亚铁进行分析解答；
（3）根据图表中的信息可以知道当温度大于64℃时产生了FeSO₄•4H₂O，可以据此解答该题；
（4）根据题给的信息可以判断无水硫酸亚铁（FeSO₄）隔绝空气加强热，生成产物有三氧化二铁、二氧化硫和三氧化硫，可以据此写出该反应的化学方程式．

解答 解：（1）通过分析可知，铁和硫酸反应生成了硫酸亚铁和氢气，氧化铁和硫酸反应生成了硫酸铁和水，化学方程式为：Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑，Fe₂O₃+3H₂SO₄═Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；活泼金属与酸发生的置换反应过程中会放出热量，因为反应中产生了具有可燃性的氢气，所以要通风，以防发生爆炸；
故填：Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑；Fe₂O₃+3 H₂SO₄=Fe₂（SO₄）₃+3H₂O；①；稀释具有可燃性的氢气，以防爆炸；
（2）加入的硫酸是过量的，所以在溶液中含有硫酸和反应生成的硫酸亚铁，所以滤液M中肯定含有的溶质的化学式是：FeSO₄、H₂SO₄；
故填：FeSO₄、H₂SO₄；
（3）根据图表中的信息可以知道当温度大于64℃时产生了FeSO₄•4H₂O，所以应该将温度控制在64℃以下；
故填：64℃；
（4）根据题给的信息可以判断无水硫酸亚铁（FeSO₄）隔绝空气加强热，生成产物有三氧化二铁和三氧化硫，在氧化还原反应中，若有元素的化合价升高，必有元素的化合价降低，且元素化合价升降总数相等，所以结合元素化合价的变化可以知道，铁元素的化合价由+2变成了+3价，所以反应中有二氧化硫生成，硫元素的化合价由+6降低到+4，所以根据质量守恒定律可以判断在该反应中还生成了三氧化硫，所以该反应的化学方程式为：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．
故填：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．

点评 在解此类题时，应掌握化学方程式的书写、盐的化学性质等知识，并学会分析信息、提取信息，并根据所学知识结合所给信息进行解答．