Question

3．硫酸亞鐵銨[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]是一種重要的化工原料，用途十分廣泛．它可以作凈水劑，在無機化學(xué)工業(yè)中，它是制取其它鐵化合物的原料．
【査閱資料】隔絕空氣加熱至500℃時硫酸亞鐵銨能完全分解，分解產(chǎn)物中含有鐵氧化物、硫氧化物、氨氣和水蒸氣等．
【實驗探究】某化學(xué)小組選用圖1所示部分裝置進行實驗（部分夾持裝置略）
（1）驗證分解產(chǎn)物中含有氨氣和水蒸氣，并探究殘留固體成分．
①所選用裝置的正確連接順序為ACBD（填裝置的字母序號）．
②A中固體完全分解后變?yōu)榧t棕色粉末，設(shè)計實驗證明A中殘留固體僅為Fe₂O₃，而不含 FeO 或 Fe₃O₄：取少量A中殘留固體加入適量稀硫酸使其完全溶解，向溶液中滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液不褪色，則殘留固體是Fe₂O₃而不含F(xiàn)eO和Fe₃O₄．
（2）探究分解產(chǎn)物中的硫氧化物，連接裝置A-E-F-B進行實驗．
①實驗過程中觀察到：E中沒有明顯現(xiàn)象，F(xiàn)中溶液褪色，據(jù)此得出的結(jié)論是分解產(chǎn)物中有SO₂，沒有SO₃．
②實驗證明（NH₄）₂Fe（SO₄）₂受熱分解除上述產(chǎn)物外，還有N₂生成，寫出A中反應(yīng)的化學(xué)方程式2（NH₄）₂Fe（SO₄）₂$\frac{\underline{\;500°C\;}}{\;}$Fe₂O₃+4SO₂↑+2NH₃↑+N₂↑+5H₂O↑．
（3）已知BaSO₃、BaSO₄均難溶于水，化學(xué)小組利用上述實驗分離出的SO₂氣體，進行與可溶性鋇鹽溶液反應(yīng)的探究實驗（圖2）．

序號	步驟	現(xiàn)象
I	向圖2裝置內(nèi)充SO2氣體	G中：有氣泡冒出，產(chǎn)生白色沉淀；H中：有氣泡冒出，產(chǎn)生白色沉淀；液面上方先略顯紅棕色，后逐漸消失
Ⅱ	從G、H中過濾出白色沉淀，分別加入稀鹽酸中	G、H中的白色沉淀均不溶解

①步驟Ⅱ的現(xiàn)象說明實驗中產(chǎn)生的白色沉淀是BaSO₄（填化學(xué)式）．
②關(guān)于G中有白色沉淀產(chǎn)生的原因，你認為可能是由于裝置中的氧氣參加了反應(yīng)．
③寫出H中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．

Answer 1

分析 實驗I驗證分解產(chǎn)物中含有氨氣和水蒸氣，選擇裝置A先通入氮氣排凈裝置中的空氣，加熱分解硫酸亞鐵銨，分解產(chǎn)物中含有鐵氧化物、硫氧化物、氨氣和水蒸氣等，通過裝置C中無水硫酸銅檢驗生成的水，再通過裝置B中的足量堿石灰除去水蒸氣、硫的氧化物，通過裝置D檢驗氨氣的生成，通入后溶液變紅色說明生成氣體中含氨氣；
驗Ⅱ乙同學(xué)為探究分解產(chǎn)物中的硫氧化物，連接裝置A-E-F-B進行實驗，E中沒有明顯現(xiàn)象，F(xiàn)中溶液褪色，可說明生成硫氧化物為二氧化硫，沒有生成三氧化硫，堿石灰用于吸收二氧化硫，防止污染空氣，以此解答該題，
（1）①實驗I驗證分解產(chǎn)物中含有氨氣和水蒸氣，選擇裝置A先通入氮氣排凈裝置中的空氣，加熱分解硫酸亞鐵銨，分解產(chǎn)物中含有鐵氧化物、硫氧化物、氨氣和水蒸氣等，通過裝置C中無水硫酸銅檢驗生成的水，再通過裝置B中的足量堿石灰除去水蒸氣、硫的氧化物，通過裝置D檢驗氨氣的生成，通入后溶液變紅色說明生成氣體中含氨氣；
②設(shè)計實驗利用亞鐵離子具有還原性可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色設(shè)計；
（2）①E中含HCl的BaCl₂溶液沒有明顯現(xiàn)象，說明無硫酸鋇沉淀生成，證明分解產(chǎn)物中無三氧化硫生成，二氧化硫具有漂白性能使品紅溶液褪色；
②實驗證明（NH₄）₂Fe（SO₄）₂受熱分解生成氨氣、二氧化硫、氧化鐵、水，還有N₂產(chǎn)生，結(jié)合原子守恒和電子守恒配平書寫化學(xué)方程式；
（3）向圖2裝置內(nèi)充SO₂氣體，G中：有氣泡冒出，產(chǎn)生白色沉淀；H中：有氣泡冒出，產(chǎn)生白色沉淀；液面上方先略顯紅棕色，后逐漸消失，從G、H中過濾出白色沉淀，分別加入稀鹽酸中，G、H中的白色沉淀均不溶解，說明白色沉淀為硫酸鋇沉淀，G中：有氣泡冒出，產(chǎn)生白色沉淀可能是裝置內(nèi)的氧氣氧化二氧化硫生成硫酸的原因，H中二氧化硫通入硝酸鋇溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀、一氧化氮和水，一氧化氮和裝置內(nèi)壓強反應(yīng)生成紅棕色氣體二氧化氮后消失是二氧化氮溶于水生成一氧化氮．

解答 解：（1）①實驗I驗證分解產(chǎn)物中含有氨氣和水蒸氣，選擇裝置A先通入氮氣排凈裝置中的空氣，加熱分解硫酸亞鐵銨，分解產(chǎn)物中含有鐵氧化物、硫氧化物、氨氣和水蒸氣等，通過裝置C中無水硫酸銅檢驗生成的水，再通過裝置B中的足量堿石灰除去水蒸氣、硫的氧化物，通過裝置D檢驗氨氣的生成，通入后溶液變紅色說明生成氣體中含氨氣，所選用裝置的正確連接順序為ACBD，
故答案為：ACBD；
②設(shè)計實驗證明A中殘留固體僅為Fe₂O₃，而不含F(xiàn)eO或Fe₃O₄，設(shè)計實驗利用亞鐵離子具有還原性可以使酸性高錳酸鉀溶液褪色設(shè)計，取少量A中殘留固體加入適量稀硫酸使其完全溶解，向溶液中滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液不褪色，則殘留固體是Fe₂O₃而不含F(xiàn)eO和Fe₃O₄，
故答案為：取少量A中殘留固體加入適量稀硫酸使其完全溶解，向溶液中滴加少量酸性高錳酸鉀溶液，若高錳酸鉀溶液不褪色，則殘留固體是Fe₂O₃而不含F(xiàn)eO和Fe₃O₄；
（2）①E中含HCl的BaCl₂溶液沒有明顯現(xiàn)象，說明無硫酸鋇沉淀生成，證明分解產(chǎn)物中無三氧化硫生成，二氧化硫具有漂白性能使品紅溶液褪色，F(xiàn)中溶液褪色說明有二氧化硫生成，
故答案為：分解產(chǎn)物中有SO₂沒有SO₃；
②實驗證明（NH₄）₂Fe（SO₄）₂受熱分解生成氨氣、二氧化硫、氧化鐵、水，還有N₂產(chǎn)生，結(jié)合原子守恒和電子守恒配平書寫化學(xué)方程式為2（NH₄）₂Fe（SO₄）₂$\frac{\underline{\;500°C\;}}{\;}$Fe₂O₃+4SO₂↑+2NH₃↑+N₂↑+5H₂O↑，
故答案為：2（NH₄）₂Fe（SO₄）₂$\frac{\underline{\;500°C\;}}{\;}$Fe₂O₃+4SO₂↑+2NH₃↑+N₂↑+5H₂O↑．
（3）向圖2裝置內(nèi)充SO₂氣體，G中：有氣泡冒出，產(chǎn)生白色沉淀；H中：有氣泡冒出，產(chǎn)生白色沉淀；液面上方先略顯紅棕色，后逐漸消失，從G、H中過濾出白色沉淀，分別加入稀鹽酸中，G、H中的白色沉淀均不溶解，說明白色沉淀為硫酸鋇沉淀，G中：有氣泡冒出，產(chǎn)生白色沉淀可能是裝置內(nèi)的氧氣氧化二氧化硫生成硫酸的原因，H中二氧化硫通入硝酸鋇溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀、一氧化氮和水，一氧化氮和裝置內(nèi)壓強反應(yīng)生成紅棕色氣體二氧化氮后消失是二氧化氮溶于水生成一氧化氮，
①步驟Ⅱ的現(xiàn)象說明實驗中產(chǎn)生的白色沉淀是BaSO₄，
故答案為：BaSO₄；
②關(guān)于G中有白色沉淀產(chǎn)生的原因，可能是由于裝置中的氧氣參加了反應(yīng)，
故答案為：裝置中的氧氣參加了反應(yīng)；
③H中二氧化硫通入硝酸鋇溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀、一氧化氮和水，一氧化氮和裝置內(nèi)壓強反應(yīng)生成紅棕色氣體二氧化氮后消失是二氧化氮溶于水生成一氧化氮，反應(yīng)的離子方程式為：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺，
故答案為：3SO₂+3Ba²⁺+2NO₃^-+2H₂O=3BaSO₄↓+2NO↑+4H⁺．

點評 本題考查了物質(zhì)組成的實驗探究和實驗設(shè)計，為高頻考點，側(cè)重于學(xué)生的分析能力、實驗?zāi)芰Φ目疾椋�主要是實驗基本操作、物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，題目難度中等．