Question

7．某學(xué)習(xí)小組對“部分酸堿鹽溶解性表”中碳酸亞鐵的性質(zhì)設(shè)計實驗探究．
（一）制備碳酸亞鐵．
將一定量新制備的硫酸亞鐵溶液和過量的碳酸氫銨溶液混合產(chǎn)生大量沉淀和氣體．
（1）寫出離子方程式：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O．
（二）探究碳酸亞鐵的熱穩(wěn)定性（加熱儀器省略）

連接儀器、裝藥品．打開K，先通入一段時間氮氣，然后，用酒精噴燈在A處加熱玻璃管，觀察B瓶溶液變渾濁．待固體分解完后，繼續(xù)通入氮氣至玻璃管冷卻．
（2）先通入氮氣的目的是排盡裝置內(nèi)空氣，避免氧氣干擾．B瓶現(xiàn)象能說明分解產(chǎn)物有二氧化碳．
（3）停止加熱之前，是否拆開A、B之間橡膠管？答：否；理由是通入氮氣，玻璃管內(nèi)氣壓不會減�。�
（三）探究碳酸亞鐵還原性
【查閱資料】①氧化亞鐵是一種黑色粉末，它不穩(wěn)定，在空氣中加熱，就迅速被氧化成四氧化三鐵．②碳酸亞鐵在空氣中灼燒生成氧化鐵．
（4）探究碳酸亞鐵和氧氣反應(yīng)后的固體成分：
【提出設(shè)想】假設(shè)1  固體成分是氧化鐵；
假設(shè)2  固體成分是四氧化三鐵；
假設(shè)3氧化鐵和四氧化三鐵．
請設(shè)計實驗驗證假設(shè)一（限選試劑：2.00mol/L的H₂SO₄、HCI、HNO₃；KSCN溶液、KMnO₄溶液、NaOH溶液、H₂O₂溶液）

實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論

（5）定量探究：取23.2g純凈固體碳酸亞鐵，在空氣中高溫灼燒至恒重，稱得固體質(zhì)量凈減少7.2g．通過計算確定固體成分是氧化鐵．

Answer 1

分析 （1）硫酸亞鐵和碳酸氫銨發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸亞鐵沉淀、二氧化碳和水；
（2）亞鐵鹽不穩(wěn)定，易被空氣中氧氣氧化生成鐵鹽，從而干擾實驗；
根據(jù)元素守恒知，能使澄清石灰水變渾濁的氣體是二氧化碳；
（3）通入氮氣，玻璃管內(nèi)氣壓不會減小，所以不會產(chǎn)生倒吸現(xiàn)象；
（4）固體可能是氧化鐵和四氧化三鐵的混合物；證明假設(shè)1正確，只要證明溶液中不存在亞鐵離子即可，可以選用酸性高錳酸鉀溶液檢驗；
（5）根據(jù)最初固體質(zhì)量和減少質(zhì)量之間的關(guān)系式利用差量法確定固體成分．

解答 解：（1）硫酸亞鐵和碳酸氫銨溶液反應(yīng)生成硫酸氫銨、碳酸亞鐵，硫酸氫銨電離氫離子，和碳酸氫銨反應(yīng)生成二氧化碳和水，化學(xué)方程式為：FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）2SO₄+CO₂↑+H₂O，改寫成離子方程式為：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O，
故答案為：Fe²⁺+2HCO₃^-=FeCO₃↓+CO₂↑+H₂O；
（2）探究碳酸亞鐵穩(wěn)定性，排除裝置內(nèi)空氣，避免空氣氧化+2價鐵元素；B中澄清石灰水變渾濁，說明碳酸亞鐵分解產(chǎn)物有二氧化碳，
故答案為：排盡裝置內(nèi)空氣，避免氧氣干擾；分解產(chǎn)物有二氧化碳；
（3）繼續(xù)通入氮氣，不會減小玻璃管內(nèi)氣壓，所以不能產(chǎn)生倒吸，則不必拆開A、B之間橡膠管，
故答案為：否；通入氮氣，玻璃管內(nèi)氣壓不會減小；
（4）固體可能是氧化鐵和四氧化三鐵，故假設(shè)3為：氧化鐵和四氧化三鐵；
證明假設(shè)1：固體成分是氧化鐵，只要證明不存在亞鐵離子即可，可用酸性高錳酸鉀溶液檢驗，操作方法及結(jié)論為：取少量反應(yīng)后的固體于試管中，加入過量的2.00mol/L的H₂SO₄溶液進(jìn)行溶解，然后向試管中滴加KMnO₄溶液，若KMnO₄溶液不退色，說明溶液中不存在亞鐵離子，則假設(shè)一成立，
若KMnO₄溶液退色，則假設(shè)一不成立，
故答案為：氧化鐵和四氧化三鐵；

實驗步驟	預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論
1．取少量反應(yīng)后的固體于試管中，加入過量的2.00mol/L的H2SO4溶液進(jìn)行溶解， 2．向試管中滴加KMnO4溶液	若KMnO4溶液不退色，則假設(shè)一成立 若KMnO4溶液退色，則假設(shè)一不成立

（5）假設(shè)碳酸亞鐵在氧氣中分解產(chǎn)物為四氧化三鐵，則固體凈減質(zhì)量為m，
6FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₃O₄+6CO₂固體凈減質(zhì)量
6×116                   232
232.2g                   m
則：$\frac{116×6}{232}$=$\frac{23.2g}{m}$，解得：m=7.7g＞7.2g；
假設(shè)碳酸亞鐵在氧氣中高溫反應(yīng)固體產(chǎn)物為氧化鐵，則固體凈減質(zhì)量為x，
4FeCO₃+O₂$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe₂O₃+4CO₂ 固體凈減質(zhì)量
4×116                   144
23.2g                    x
則：$\frac{116×6}{144}=\frac{23.2g}{m}$，解得：x=7.2g，
與題意相符，故碳酸亞鐵在氧氣中高溫灼燒生成氧化鐵，
故答案為：氧化鐵．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案設(shè)計與評價，為高頻考點，題目難度中等，涉及離子方程式的書寫、物質(zhì)成分判斷、離子檢驗等知識點，同時考查學(xué)生分析判斷、實驗操作及計算能力，難點是（5）中固體成分判斷，注意掌握假設(shè)法、差量法在化學(xué)計算中的應(yīng)用．