Question

17．硫酸亞鐵是重要的亞鐵鹽，在農(nóng)業(yè)上用作農(nóng)藥，主要治小麥黑穗病，還可以用作除草劑；在工業(yè)上用于染色、制造藍(lán)黑墨水和木材防腐等．
（1）新制的綠礬（FeSO₄•7H₂O）是淺綠色的，但在空氣中極易變成黃色或鐵銹色的堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO₄]，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：4FeSO₄•7H₂O+O₂=4Fe（OH）SO₄+26H₂O．
（2）已知FeSO₄在不同條件下分解得到產(chǎn)物不同，可能是FeO和SO₃，也可能是Fe₂O₃、SO₃和SO₂；SO₃熔點(diǎn)是16.8℃，沸點(diǎn)是44.8℃．
某研究性學(xué)習(xí)小組擬用下列裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究“在加熱條件下FeSO₄的分解產(chǎn)物”．
上述裝置Ⅲ和Ⅳ用來檢驗(yàn)氣體產(chǎn)物．試回答下列問題：
①Ⅱ裝置燒杯中水的溫度應(yīng)控制在 （選填“0℃、25℃、50℃”），裝置Ⅱ的作用是防止產(chǎn)生倒吸．
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B、E．
A．2mol/LNa₂CO₃溶液          B．品紅溶液             C．0.5mol/L BaCl₂溶液          D．0.5mol/LBa（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SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
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KSCN溶液（或硫氰化鉀溶液）	溶液變成血紅色	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若用22.8g FeSO₄固體做實(shí)驗(yàn)，完全分解后，得到11.2g固體，其中Fe₂O₃的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=35.7%（精確到0.1%）

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)探究在加熱條件下FeSO₄的分解產(chǎn)物，Ⅱ裝置燒杯中水的溫度應(yīng)控制在50℃，防止SO₃液化或凝固，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，也可以使高錳酸鉀溶液褪色，裝置V中試劑為NaOH溶液吸收多余的二氧化硫氣體防止污染空氣，
（1）亞鐵離子易被氧化具有還原性；
（2）①安全瓶的作用是可以防止倒吸；當(dāng)溫度高于44.8°C時(shí)三氧化硫?yàn)闅怏w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）亞鐵離子具有還原性，易被氧氣氧化，反應(yīng)方程式為4FeSO₄•7H₂O+O₂=4Fe（OH）SO₄+26H₂O，
故答案為：4FeSO₄•7H₂O+O₂=4Fe（OH）SO₄+26H₂O；
（2）①SO₃的沸點(diǎn)是44.8°C，當(dāng)溫度高于44.8°C時(shí)三氧化硫?yàn)闅怏w狀態(tài)，把試管浸泡在50℃的熱水浴中能防止SO₃液化或凝固，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），
故答案為：50℃；防止產(chǎn)生倒吸：
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
KSCN溶液（或硫氰化鉀溶液）	溶液變成血紅色
		固體中含有FeO

；
⑤反應(yīng)過程中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=$\frac{22.8g}{152g/mol}$=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，
故質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{4.0g}{11.2g}$×100%=35.7%，
故答案為：35.7%．

點(diǎn)評 本題考查亞鐵離子和三價(jià)鐵離子之間的相互轉(zhuǎn)化、性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、評價(jià)和有關(guān)計(jì)算的知識(shí)，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．