Question

5．某研究小組探究在加熱條件下FeSO₄分解的氣體產(chǎn)物及相關(guān)性質(zhì)．己知：SO₂的沸點(diǎn)為-10℃、SO₂的沸點(diǎn)為44.8℃．
Ⅰ．用如圖所示裝置設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證分解FeSO₄生成的氣態(tài)產(chǎn)物．

（1）在加藥品之前必須進(jìn)行的操作是檢查裝置氣密性．
（2）按氣流方向連接各儀器，用字母表示接口的連接順序：a→d→e→f→g→b→c．
（3）該實(shí)驗(yàn)觀察到裝置甲中固體變?yōu)榧t棕色，裝置丙中有無(wú)色液體產(chǎn)生，裝置丁中溶液變成無(wú)色，若要檢驗(yàn)固體產(chǎn)物中的金屬陽(yáng)離子所需化學(xué)試劑為鹽酸或硫酸和KSCN溶液．根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)推測(cè)FeSO₄分解的化學(xué)方程式為2FeSO₄ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．
Ⅱ．為探究SO₂使品紅溶液褪色的原理，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
實(shí)驗(yàn)l：將稀鹽酸和NaOH 溶液分別滴入品紅水溶液中．觀察到前者溶液顏色變錢(qián)，但未能完全褪色，后者溶液顏色幾乎不變．
實(shí)驗(yàn)2：在滴有稀鹽酸和NaOH 溶液的兩份品紅水溶液中分別通入SO₂．觀察到前者溶液逐漸褪色，后者溶液很快褪色．
實(shí)驗(yàn)3：在兩份品紅水溶液中分別加入一小粒Na₂SO₃固體和NaHSO₃固體，前者溶液很快褪色，后者浴液褪色很慢．
（l）由實(shí)驗(yàn)l可推測(cè)品紅水溶液呈堿  性．
（2）由實(shí)驗(yàn)2、3可推知，使品紅水溶液褪色的主要微粒是SO₃^2- （填化學(xué)式）．
（3）若將SO₂通入品紅的無(wú)水乙醇溶液，試預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象品紅的無(wú)水乙醇溶液不褪色
（4）加熱溶有Na₂SO₃的品紅水溶液，發(fā)現(xiàn)不能恢復(fù)紅色，試解釋原因Na₂SO₃溶液中的c（SO₃^2-）大，加熱后水解程度增大，但仍無(wú)法除盡．

Answer 1

分析 I．甲裝置為FeSO₄在高溫下分解生成Fe₂O₃、SO₃和SO₂的裝置，三氧化硫易和水反應(yīng)生成硫酸，三氧化硫熔點(diǎn)高，故先用（丙裝置）冰水混合物使三氧化硫液化，丁中裝有品紅溶液，檢驗(yàn)二氧化硫，二氧化硫有毒，會(huì)污染空氣，故用（乙裝置）氫氧化鈉溶液吸收．
（1）連接好裝置后必須進(jìn)行檢查裝置氣密性，確保裝置氣密性良好，避免SO₃和SO₂泄漏污染空氣以及影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行；
（2）甲裝置為FeSO₄在高溫下分解裝置，乙裝置為吸收尾氣裝置，丙裝置冰水混合物使三氧化硫液化，丁裝置用品紅溶液檢驗(yàn)二氧化硫，據(jù)此分析選擇連接口；
（3）甲中固體變?yōu)榧t棕色，說(shuō)明有Fe₂O₃生成；若觀察到裝置丙中有無(wú)色液體產(chǎn)生為水，裝置丁中溶液變成無(wú)色有二氧化硫產(chǎn)生，F(xiàn)eSO₄分解生成Fe₂O₃、SO₃和SO₂．
Ⅱ．（1）品紅在堿性溶液中顏色不變，在酸性溶液中褪色，為酸和堿的中和反應(yīng)，即品紅顯示堿性；
（2）對(duì)照實(shí)驗(yàn)2、3，分析可知SO₃^2-使品紅水溶液褪色；
（3）乙醇為非電解質(zhì)，乙醇為有機(jī)物與品紅互溶，將SO₂通入品紅的無(wú)水乙醇溶液，品紅的無(wú)水乙醇溶液不褪色；
（4）加熱溶有Na₂SO₃的品紅水溶液，發(fā)現(xiàn)不能恢復(fù)紅色，Na₂SO₃溶液中的c（SO₃^2-）大，加熱后水解程度增大，但仍無(wú)法除盡SO₃^2-．

解答 解：I．（1）該實(shí)驗(yàn)裝置中連接了多個(gè)儀器，且SO₃和SO₂是有毒氣體，為避免SO₃和SO₂泄漏，污染空氣、浪費(fèi)試劑，且保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，所以在實(shí)驗(yàn)前需要檢驗(yàn)裝置氣密性，
故答案為：檢查裝置氣密性；
（2）甲裝置為FeSO₄在高溫下分解生成Fe₂O₃、SO₃和SO₂的裝置，三氧化硫易和水反應(yīng)生成硫酸，三氧化硫熔點(diǎn)高，故先用冰水混合物使三氧化硫液化，即a和d相連，檢驗(yàn)二氧化硫用品紅溶液，丁中裝有品紅溶液，即e和f相連，二氧化硫有毒，會(huì)污染空氣，故用氫氧化鈉溶液吸收，即g和b相連，所以按氣流方向連接各儀器連接順序?yàn)閍→d→e→f→g→b→c，
故答案為：d→e→f→g→b→c；
（3）甲中固體變?yōu)榧t棕色，說(shuō)明有Fe₂O₃生成，檢驗(yàn)固體產(chǎn)物中的金屬陽(yáng)離子所需化學(xué)試劑為鹽酸或硫酸和KSCN溶液；若觀察到裝置丙中有無(wú)色液體產(chǎn)生為水，裝置丁中溶液變成無(wú)色有二氧化硫產(chǎn)生，F(xiàn)eSO₄分解生成Fe₂O₃、SO₃和SO₂，反應(yīng)的方程式為：2FeSO₄ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑，
故答案為：鹽酸或硫酸和KSCN溶液；2FeSO₄ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
II．（1）將稀鹽酸和NaOH溶液分別滴入品紅水溶液中．觀察到前者溶液顏色變淺，可能品紅顯示堿性，為酸和堿的中和反應(yīng)，在酸性溶液中褪色，品紅在堿性溶液中顏色不變，
故答案為：堿；
（2）實(shí)驗(yàn)2：二氧化硫溶于水顯酸性，電離出氫離子、亞硫酸根離子、亞硫酸氫根離子，在滴有稀鹽酸和NaOH溶液的兩份品紅水溶液中分別通入SO₂，觀察到前者溶液逐漸褪色，可能品紅顯示堿性，為酸和堿的中和反應(yīng)，也可能為亞硫酸根離子、亞硫酸氫根離子使品紅水溶液褪色，
后者溶液很快褪色，可能為二氧化硫和堿反應(yīng)，2NaOH+SO₂═Na₂SO₃+H₂O，NaOH溶液堿性減弱，品紅顯示堿性，二氧化硫與之反應(yīng)，溶液很快褪色，也可能為亞硫酸根離子使品紅水溶液褪色．
實(shí)驗(yàn)3：在兩份品紅水溶液中分別加入一小粒Na₂SO₃固體和NaHSO₃固體，前者溶液很快褪色，為亞硫酸根離子的作用，后者溶液褪色很慢，說(shuō)明不是鈉離子作用，對(duì)照實(shí)驗(yàn)2：SO₃^2-使品紅水溶液褪色，
故答案為：SO₃^2-；
（3）乙醇為非電解質(zhì)，乙醇為有機(jī)物與品紅互溶，品紅的無(wú)水乙醇溶液無(wú)離子存在，將SO₂通入品紅的無(wú)水乙醇溶液，試預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象品紅的無(wú)水乙醇溶液不褪色，
故答案為：品紅的無(wú)水乙醇溶液不褪色；
（4）由實(shí)驗(yàn)2、3可推知，SO₃^2-使品紅水溶液褪色，Na₂SO₃溶液中的c（SO₃^2-）大，加熱后水解程度增大，但仍無(wú)法除盡SO₃^2-，所以加熱溶有Na₂SO₃的品紅水溶液，發(fā)現(xiàn)不能恢復(fù)紅色，
故答案為：Na₂SO₃溶液中的c（SO₃^2-）大，加熱后水解程度增大，但仍無(wú)法除盡．

點(diǎn)評(píng) 本題考查驗(yàn)證分解FeSO₄生成的氣態(tài)產(chǎn)物實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)，題目難度中等，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)分析解答，注意硫元素化合物知識(shí)的積累和靈活運(yùn)用，探究SO₂使品紅溶液褪色的原理為該題的難點(diǎn)．