Question

【題目】將綠礬（FeSO47H2O）隔絕空氣條件下加強(qiáng)熱分解，已知產(chǎn)物全部為氧化物，為探究綠礬分解的反應(yīng)產(chǎn)物，某同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：

（實(shí)驗(yàn)一）為探究固體產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)，該同學(xué)將固體產(chǎn)物溶于足量的稀硫酸得到相應(yīng)的溶液，進(jìn)行以下猜想和實(shí)驗(yàn)：

猜想	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象
猜想一：鐵元素只顯_______價(jià)	① 取溶液樣品，滴入KSCN溶液；②取溶液樣品，滴入稀酸性KMnO4溶液	加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象稀酸性KMnO4溶液顏色______
猜想二：鐵元素只顯_______價(jià)		加入KSCN溶液呈______色；稀酸性KMnO4溶液顏色無變化
猜想三：鐵元素顯+2，+3價(jià)		加入KSCN溶液呈血紅色；稀酸性KMnO4溶液顏色褪色

（實(shí)驗(yàn)二）為進(jìn)一步探究該反應(yīng)的產(chǎn)物，進(jìn)行了如下圖所示的實(shí)驗(yàn)：

（1）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，點(diǎn)燃C處酒精噴燈之前應(yīng)先打開A處活塞通CO2，其目的是_________。

（2）飽和NaHCO3的作用是______，其水溶液呈堿性的原因（用離子方程式解釋）____________。

（3）該組同學(xué)稱取了55.6克綠礬按如圖裝置進(jìn)行試驗(yàn)，待綠礬分解完全后，E瓶中只出現(xiàn)白色沉淀且質(zhì)量為23.3克；C中固體產(chǎn)物加入足量稀硫酸中，固體產(chǎn)物全部溶解，取溶液樣品，加入KSCN，溶液呈血紅色，取另一份溶液，加入酸性KMnO4，不褪色。根據(jù)這些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，可以得知綠礬分解的化學(xué)方程式為____________________________。

（4）該組同學(xué)設(shè)計(jì)的裝置存在著一個(gè)明顯的缺陷是__________________________。

Answer 1

【答案】+2價(jià) 褪色 +3價(jià) 血紅色 趕走裝置內(nèi)的空氣 除去CO2中的HCl HCO3-+H2OH2CO3+OH－ FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O 未進(jìn)行尾氣處理

【解析】

實(shí)驗(yàn)一，Fe元素有+2價(jià)、+3價(jià)，所以產(chǎn)物可能為Fe2(SO4)3、FeSO4或Fe2(SO4)3和FeSO4的混合物，鐵元素化合價(jià)可能是+2價(jià)，+3價(jià)，或+2，+3價(jià)；①向所得溶液中滴入KSCN溶液；②向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液．KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，稀酸性KMnO4溶液顏色褪去，證明只含有Fe2+；稀酸性KMnO4溶液顏色無變化，證明一定是+3價(jià)鐵元素；若KSCN溶液出現(xiàn)血紅色現(xiàn)象，稀酸性KMnO4溶液顏色褪去，證明Fe元素既有+2價(jià)又有+3價(jià)；所以答案為+2價(jià)，褪色，+3價(jià)，血紅色

實(shí)驗(yàn)二：（1）實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，點(diǎn)燃C處酒精噴燈之前應(yīng)先打開A處活塞通CO2，目的是趕走裝置內(nèi)的空氣，避免影響測定結(jié)果；

（2）由石灰石和鹽酸反應(yīng)制取的CO2氣體中有HCl雜質(zhì)，必須除去，所以飽和碳酸氫鈉溶液的作用是除去CO2中的HCl；NaHCO3溶液是弱酸的酸式鹽，HCO3-的水解程度大于其電離程度，導(dǎo)致其溶液呈堿性，用離子方程式表示為HCO3-+H2OH2CO3+OH－；

（3）55.6克綠礬FeSO47H2O的物質(zhì)的量是0.2摩爾，其中A中產(chǎn)生的二氧化碳是不會和氯化鋇反應(yīng)生成沉淀的，二氧化硫也不和氯化鋇產(chǎn)生沉淀；所以，產(chǎn)生的沉淀就只能是硫酸鋇，也就是說，一定會有三氧化硫產(chǎn)生，根據(jù)沉淀的質(zhì)量是23.3克，所以硫酸鋇的物質(zhì)的量是0.1摩爾，所以產(chǎn)生的三氧化硫是0.1摩爾，根據(jù)原子守恒，在綠礬中的硫是0.2摩爾，剩余的0.1摩爾的硫可能有很多的生成形式，可能是單質(zhì)硫，也可以使其他形態(tài)的硫，但是C瓶中并沒有單質(zhì)硫析出；不管是那種形態(tài)的硫存在，硫元素化合價(jià)一定降低了，所以鐵元素化合價(jià)一定要升高，根據(jù)電子守恒計(jì)算，0.2molFe2+變化為Fe3+；硫元素化合價(jià)從+6價(jià)變化為x價(jià)，0.2×1=0.1×（6-x），x=+4，所以實(shí)驗(yàn)生成的產(chǎn)物中有SO2，依據(jù)原子守恒配平書寫化學(xué)方程式為FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O；

（4）分析裝置生成的氣體中二氧化硫有毒不能排放到空氣中需要尾氣吸收；則答案為未進(jìn)行尾氣吸收；