Question

聚合硫酸鐵（SPFS）是一種新型的飲用水處理劑和城市污水凈化劑，其化學(xué)組成可表示為[Fe₂（OH）_n（SO₄）3-

n

2

]_m．某研究小組將聚合硫酸鐵在一定條件下加熱完全分解，對(duì)所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究．請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)室常用儀器、用品和以下試劑完成驗(yàn)證和探究過(guò)程（已知SO₃的熔點(diǎn)為16.8℃）．
試劑：1.0mol?L^-1的鹽酸、1.0mol?L^-1的KMnO₄溶液、0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液、20%的KSCN溶液、品紅溶液、蒸餾水、冰水．
（1）聚合硫酸鐵中鐵元素的化合價(jià)是

 

．
（2）固體產(chǎn)物成分的探究
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象
步驟1：取適量的固體產(chǎn)物于試管中，加入足量1.0mol?L-1的鹽酸，充分振蕩使固體完全溶解	固體溶解，沒(méi)有觀察到氣泡，溶液呈黃色
步驟2：取少量步驟1所得溶液于試管中，加入適量20%的KSCN溶液，振蕩	溶液呈血紅色
步驟3：另取少量步驟1所得溶液于試管中，滴入少量1.0mol?L-1的KMnO4溶液，振蕩	KMnO4的紫紅色不褪去

思考與判斷
根據(jù)上面的信息，可以確定固體產(chǎn)物的成分是

 

；步驟1中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
（3）氣體產(chǎn)物成分的探究（不考慮水蒸氣）
提出假設(shè)
假設(shè)1：所得氣體的成分是SO₃；
假設(shè)2：所得氣體的成分是SO₂、O₂；
假設(shè)3：所得氣體的成分是

 

．
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證假設(shè)
按下表的實(shí)驗(yàn)步驟寫(xiě)出預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論．

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：將少量氣體產(chǎn)物通入盛有適量品紅溶液的試管中，觀察溶液的顏色變化，然后加熱再觀察溶液的顏色變化	①若   ，則   成立 ②若   ，則   成立
步驟2：將氣體產(chǎn)物緩緩?fù)ㄟ^(guò)浸在冰水中的U形管（如圖），然后在U形管中加入適量0.1mol?L-1的BaCl2溶液，充分振蕩	結(jié)合上述步驟1的有關(guān)結(jié)論   （填①或②） ①若   ，則   成立 ②若   ，則   成立

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專(zhuān)題：常規(guī)題型

分析：（1）根據(jù)元素化合價(jià)的代數(shù)和為零得2x-n-2（3-

n

2

）=0，x=+3價(jià)；
（2）根據(jù)現(xiàn)象取少量步驟1所得溶液于試管中，加入適量20%的KSCN溶液呈血紅色，滴入少量1.0mol?L^-1的KMnO₄溶液，KMnO₄的紫紅色不褪去，說(shuō)明該溶液含三價(jià)鐵不含二價(jià)鐵，實(shí)驗(yàn)該固體為Fe₂O₃，和H⁺反應(yīng)的離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（3）假設(shè)的三種情況是①SO₃，②SO₂、O₂，③SO₃、SO₂、O₂．若假設(shè)②③成立，若把氣體通入到品紅溶液中，品紅褪色，則假設(shè)②、③成立；若品紅不褪色，則假設(shè)①成立，根據(jù)步驟2中，生成白色沉淀，則假設(shè)③成立，若無(wú)白色沉淀，則假設(shè)②成立．

解答： 解：（1）根據(jù)元素化合價(jià)的代數(shù)和為零得2x-n-2（3-

n

2

）=0，x=+3價(jià)，故答案為：+3；
（2）根據(jù)現(xiàn)象取少量步驟1所得溶液于試管中，加入適量20%的KSCN溶液呈血紅色，滴入少量1.0mol?L^-1的KMnO₄溶液，KMnO₄的紫紅色不褪去，說(shuō)明該溶液含三價(jià)鐵不含二價(jià)鐵，實(shí)驗(yàn)該固體為Fe₂O₃，和H⁺反應(yīng)的離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Fe₂O₃；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（3）假設(shè)的三種情況是①SO₃，②SO₂、O₂，③SO₃、SO₂、O₂．若假設(shè)②③成立，若把氣體通入到品紅溶液中，品紅褪色，加熱后又恢復(fù)紅色，則假設(shè)2、3成立；若品紅不褪色，則假設(shè)1成立；根據(jù)步驟2中，因?yàn)镾O₂與BaCl₂溶液不反應(yīng)，而SO₃與BaCl₂溶液反應(yīng)生成硫酸鋇的白色沉淀，所以若生成白色沉淀，則假設(shè)3成立，若無(wú)白色沉淀，則假設(shè)2成立，故答案為：SO₃、SO₂、O₂；

預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論

①若 品紅溶液不褪色，則 假設(shè)1成立 ②若 品紅溶液褪色，加熱后又恢復(fù)紅色，則 假設(shè)2或3成立

結(jié)合步驟1中的 ② ①若 無(wú)白色沉淀生成，則 假設(shè)2成立 ②若 有白色沉淀生成，則 假設(shè)3成立

點(diǎn)評(píng)：本題屬于實(shí)驗(yàn)探究題，考查知識(shí)較為基本，但本題得分不高，主要原因是化學(xué)用語(yǔ)不規(guī)范，現(xiàn)象回答不準(zhǔn)確，漏寫(xiě)關(guān)鍵點(diǎn)造成的，平時(shí)應(yīng)該建立糾錯(cuò)筆記，加強(qiáng)規(guī)范化訓(xùn)練．