Question

某研究性學(xué)習(xí)小組欲探究“在加熱條件下FeSO₄的分解產(chǎn)物”?
學(xué)習(xí)小組經(jīng)討論后提出猜想：FeSO₄在加熱條件下分解得到的產(chǎn)物可能是FeO和SO₃，也可能是Fe₂O₃?SO₃和SO₂?
已知：SO₃熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃?
學(xué)習(xí)小組經(jīng)用以下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，裝置Ⅲ和Ⅳ用來(lái)檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物?
試回答下列問(wèn)題：
（1）Ⅱ裝置燒杯中水的溫度應(yīng)控制在50℃，裝置Ⅱ的作用是

 

?
（2）裝置Ⅲ中的試劑可以是

 

（選填序號(hào)，下同），現(xiàn)象是

 

，則證明氣體產(chǎn)物中含有SO₃； 裝置Ⅳ中的試劑可以是

 

?
A.2mol/L Na₂CO₃溶液      B．品紅溶液              C.0.5mol/L BaCl₂溶液
D.0.5mol/L Ba（NO₃）₂ E.0.01mol/L KMnO₄溶液   F．淀粉碘化鉀溶液
（3）裝置V中試劑為NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

?
（4）為了檢驗(yàn)固體產(chǎn)物成分，取反應(yīng)后的固體于試管中，加稀硫酸溶解，將所得溶液分成兩份，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：

操作步驟	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)論
向其中一份溶液中加入   ?		固體中含有Fe2O3
向另一份溶液中滴加2滴黃色K3[Fe（CN）6]溶液?	產(chǎn)生藍(lán)色沉淀

⑤若用22.8g FeSO₄固體做實(shí)驗(yàn)，完全分解后得到11.2g固體，所得固體中Fe₂O₃的質(zhì)量為

 

g．

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)裝置綜合

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題

分析：（1）根據(jù)安全瓶的作用是可以防止倒吸，當(dāng)溫度高于44.8°C時(shí)SO₃為氣體狀態(tài)；
（2）裝置III是檢驗(yàn)是否有三氧化硫，裝置IV是檢驗(yàn)是否有二氧化硫，根據(jù)二者的性質(zhì)選擇試劑；
（3）二氧化硫會(huì)污染空氣，要用氫氧化鈉溶液來(lái)處理尾氣；
（4）檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子用硫氰化鉀溶液；檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子用K₃[Fe（CN）₆]溶液；
（5）反應(yīng)過(guò)程中FeSO₄固體分解為二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe₂O₃，完全分解后得到11.2g固體為氧化鐵和氧化亞鐵，質(zhì)量減少的為二氧化硫和三氧化硫的總質(zhì)量，據(jù)此列方程組計(jì)算．

解答： 解：（1）Ⅰ中產(chǎn)生的氣體極易和溶液反應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生倒吸，所以裝置II的試管能防止溶液倒吸入裝置Ⅰ中（或安全瓶）；SO₃的沸點(diǎn)是44.8°C，當(dāng)溫度高于44.8°C時(shí)SO₃為氣體狀態(tài)，把試管浸泡在50℃的熱水浴中能防止SO₃液化或凝固，
故答案為：防止倒吸和防止SO₃固化或液化沉集在Ⅱ中；
（2）裝置III是檢驗(yàn)是否有三氧化硫，可以選用氯化鋇溶液，如果有白色沉淀生成說(shuō)明有三氧化硫；裝置IV是檢驗(yàn)是否有二氧化硫，二氧化硫能使品紅褪色，也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以選用二者來(lái)檢驗(yàn)二氧化硫；
故答案為：C；產(chǎn)生白色沉淀；B、E；
（3）二氧化硫會(huì)污染空氣，所以要用氫氧化鈉溶液來(lái)吸收剩余的二氧化硫，其反應(yīng)的離子方程式為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
故答案為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（4）檢驗(yàn)三價(jià)鐵離子用硫氰化鉀溶液，溶液變紅色，證明有三價(jià)鐵離子，進(jìn)而說(shuō)明固體產(chǎn)物中含有氧化鐵；檢驗(yàn)二價(jià)鐵離子用K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液中生成藍(lán)色沉淀，說(shuō)明有二價(jià)鐵離子，即證明固體產(chǎn)物中含有FeO；
故答案為：

操作步驟	預(yù)期實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象	預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)論
向其中一份溶液中加入 KSCN溶液?	溶液變成紅色	固體中含有Fe2O3
向另一份溶液中滴加2滴黃色K3[Fe（CN）6]溶液?	產(chǎn)生藍(lán)色沉淀	固體中含有FeO

；
（5）反應(yīng)過(guò)程中FeSO₄固體分解為二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe₂O₃，完全分解后得到11.2g固體為氧化鐵和氧化亞鐵，質(zhì)量減少的為二氧化硫和三氧化硫的總質(zhì)量，
設(shè)生成的二氧化硫?yàn)閤mol，三氧化硫?yàn)閥mol，
根據(jù)硫元素守恒，則x+y=

22.8g

152g/mol

=0.15mol，
64x+80y=22.8g-11.2g=11.6g，
解得：x=0.025，y=0.125，
FeSO₄固體分解，每生成1mol二氧化硫時(shí)硫元素得到2mol電子，每生成1molFe₂O₃時(shí)鐵元素失去2mol電子，所以生成的二氧化硫與氧化鐵的物質(zhì)的量相同，
則Fe₂O₃的物質(zhì)的量為0.025mol，其質(zhì)量為0.025mol×160g/mol=4.0g；
故答案為：4.0．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了二氧化硫、二氧化硫、鐵離子及亞鐵離子的檢驗(yàn)，掌握有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)的差異是解題的關(guān)鍵，題目綜合性較強(qiáng)，難度中等，注意根據(jù)原子守恒和得失電子守恒計(jì)算氧化鐵的質(zhì)量．