《2025年高考必刷题高三化学》

6. [安徽徽师联盟2024联考]某工厂的工业废水中含有大量的FeSO₄和较多的Fe³⁺和Cu²⁺。为了减少污染并变废为宝，工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁并探究七水合硫酸亚铁的分解产物，流程如图甲所示。

（1）检验废水中的Fe²⁺的方法如下：取少量工业废水于试管中，向其中加入铁氰化钾溶液，将会产生的现象为______________，发生反应的离子方程式为____________________。
（2）物质1、物质2的化学式分别是__________。
（3）为探究七水合硫酸亚铁的分解产物，将上述流程中获得的FeSO₄·7H₂O置于如图乙所示的装置A中进行相关实验（夹持装置已省略）。

①先打开K₁和K₂，缓缓通入N₂，再加热装置A，其目的是______________________________，实验后装置A中残留固体为红色粉末。
②B、C的溶液中溶质依次为__________（填序号）。
a. Ba(NO₃)₂ b. BaCl₂ c. Ba(OH)₂ d. KMnO₄ e. NaOH
③写出FeSO₄·7H₂O高温分解反应的化学方程式：______________________________。

答案：
(1)溶液中产生蓝色沉淀 Fe²⁺ + [Fe(CN)₆]³⁻ + K⁺ = KFe[Fe(CN)₆]↓
(2)Fe、H₂SO₄
(3)①排尽装置中的空气，防止氧气干扰硫酸亚铁的分解及对分解产物的检验 ②b、d ③2FeSO₄·7H₂O$\stackrel{高温}{=}$Fe₂O₃ + SO₂↑ + SO₃↑ + 14H₂O **考查点·Fe²⁺、Fe³⁺的性质及检验** 【解析】工业废水中含有大量的FeSO₄和较多的Fe³⁺和Cu²⁺，加入足量Fe将Fe³⁺和Cu²⁺分别还原为Fe²⁺和Cu，过滤得到的固体1为Fe和Cu的固体混合物，溶液1中含FeSO₄，向固体1中加入适量稀硫酸，过滤得到固体2（Cu）和溶液2（FeSO₄溶液），将溶液1和溶液2混合后蒸发浓缩、冷却结晶，即可得到FeSO₄·7H₂O晶体；FeSO₄·7H₂O在分解时生成红色粉末即Fe₂O₃，Fe的化合价升高，则S元素的化合价降低，产物中有SO₂，根据原子守恒可知产物中还应有SO₃，检验SO₃用BaCl₂溶液，检验SO₂用KMnO₄溶液，故B、C中的溶液依次为b、d，现象分别为生成白色沉淀、溶液紫色变浅或褪色。
(1)工业废水中含有Fe²⁺，向其中加入铁氰化钾溶液，现象为溶液中产生蓝色沉淀，发生反应的离子方程式为Fe²⁺ + [Fe(CN)₆]³⁻ + K⁺ = KFe[Fe(CN)₆]↓。
(2)由上述分析可知物质1、物质2的化学式分别为Fe、H₂SO₄。
(3)①先打开K₁和K₂，缓缓通入N₂排尽装置中空气，防止氧气干扰硫酸亚铁的分解及对分解产物的检验；③根据以上分析并结合得失电子守恒和原子守恒，可知FeSO₄·7H₂O高温分解反应的化学方程式为2FeSO₄·7H₂O$\stackrel{高温}{=}$Fe₂O₃ + SO₂↑ + SO₃↑ + 14H₂O。

7. [陕西西安2024联考]草酸亚铁晶体(FeC₂O₄·2H₂O)是一种黄色、难溶于水、可溶于稀硫酸的固体，具有较强还原性，受热易分解，是生产电池、涂料以及感光材料的原材料。某化学活动小组分别设计了相应装置进行草酸亚铁晶体的制备及其性质实验。回答下列问题：
Ⅰ. 制备草酸亚铁晶体（装置如图甲所示，部分装置已省略）：

（1）盛装稀硫酸的仪器名称为__________。
（2）实验过程：待a中反应一段时间后，需要对K₁、K₂、K₃进行的操作是______________________________。
（3）装置c的作用是____________________。
Ⅱ. 草酸亚铁晶体热分解产物的探究（夹持装置已省略）：

（4）装置C和D可以合并为一个盛有__________的球形干燥管。
（5）从绿色化学考虑，该套装置存在的明显缺陷是______________________________。
（6）实验结束后，E中黑色固体变为红色，B、F中澄清石灰水变浑浊，a中无水硫酸铜变为蓝色，A中残留FeO，则A处反应管中发生反应的化学方程式为______________________________。
Ⅲ. 运用热重分析法推测产物
称取3.60 g草酸亚铁晶体加热分解，得到剩余固体质量随温度变化的曲线如图丙所示。

（7）当剩余固体质量为1.60 g时，剩余固体物质的化学式为__________。

答案：
(1)分液漏斗
(2)打开K₂，关闭K₃、K₁
(3)隔离空气，防止生成的草酸亚铁晶体被空气中的氧气氧化
(4)碱石灰
(5)缺少CO的尾气处理装置
(6)FeC₂O₄·2H₂O$\stackrel{\triangle}{=}$FeO + CO₂↑ + CO↑ + 2H₂O
(7)Fe₂O₃ **突破点·草酸亚铁晶体制备及性质探究实验** **思路导引**：Ⅰ.先关闭K₂，打开K₃、K₁，将一定量稀硫酸加入锥形瓶中与铁屑反应，利用产生的H₂排尽装置中的空气，防止Fe²⁺被氧化，一段时间后，打开K₂，关闭K₃、K₁，利用反应生成的氢气将装置a中的硫酸亚铁溶液压入装置b中，使硫酸亚铁溶液与草酸铵溶液混合反应从而制得草酸亚铁，装置c中盛有的水用于隔离空气，防止生成的草酸亚铁被空气中的氧气氧化，装置b中制得的草酸亚铁溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到草酸亚铁晶体。 Ⅱ.装置A为草酸亚铁晶体受热分解装置，盛有无水硫酸铜的干燥管用于检验水蒸气，装置B中盛有的澄清石灰水用于检验二氧化碳，装置C中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收二氧化碳，防止二氧化碳干扰一氧化碳的检验，装置D中盛有的浓硫酸用于干燥气体，装置E中盛有的氧化铜和装置F中盛有的澄清石灰水用于检验一氧化碳的生成，该装置的设计缺陷是缺少一氧化碳的尾气处理装置。 【解析】
(4)碱石灰可吸收CO₂和H₂O，故装置C和D可用盛有碱石灰的球形干燥管代替。
(6)由题意可知，A处反应管中草酸亚铁晶体受热分解生成氧化亚铁、二氧化碳、一氧化碳和水，反应的化学方程式为FeC₂O₄·2H₂O$\stackrel{\triangle}{=}$FeO + CO₂↑ + CO↑ + 2H₂O。
(7)3.6g草酸亚铁晶体的物质的量为$\frac{3.6g}{180g·mol⁻¹}$ = 0.02mol，由铁元素守恒可知，1.6g剩余固体中铁元素的物质的量为0.02mol，则剩余固体中铁元素和氧元素的物质的量比为0.02mol : $\frac{1.6g - 0.02mol×56g·mol⁻¹}{16g·mol⁻¹}$ = 2 : 3，所以剩余固体物质的化学式为Fe₂O₃。