Question

某研究性學習小組欲探究“在加熱條件下FeSO₄的分解產物”?
學習小組經討論后提出猜想：FeSO₄在加熱條件下分解得到的產物可能是FeO和SO₃，也可能是Fe₂O₃?SO₃和SO₂?
已知：SO₃熔點是16.8℃，沸點是44.8℃?
學習小組經用以下裝置進行實驗，裝置Ⅲ和Ⅳ用來檢驗氣體產物?
試回答下列問題：
（1）Ⅱ裝置燒杯中水的溫度應控制在50℃，裝置Ⅱ的作用是

 

?
（2）裝置Ⅲ中的試劑可以是

 

（選填序號，下同），現(xiàn)象是

 

，則證明氣體產物中含有SO₃； 裝置Ⅳ中的試劑可以是

 

?
A.2mol/L Na₂CO₃溶液      B．品紅溶液              C.0.5mol/L BaCl₂溶液
D.0.5mol/L Ba（NO₃）₂ E.0.01mol/L KMnO₄溶液   F．淀粉碘化鉀溶液
（3）裝置V中試劑為NaOH溶液，發(fā)生反應的離子方程式為

 

?
（4）為了檢驗固體產物成分，取反應后的固體于試管中，加稀硫酸溶解，將所得溶液分成兩份，進行如下實驗：

操作步驟	預期實驗現(xiàn)象	預期實驗結論
向其中一份溶液中加入   ?		固體中含有Fe2O3
向另一份溶液中滴加2滴黃色K3[Fe（CN）6]溶液?	產生藍色沉淀

⑤若用22.8g FeSO₄固體做實驗，完全分解后得到11.2g固體，所得固體中Fe₂O₃的質量為

 

g．

Answer 1

考點：實驗裝置綜合

專題：實驗設計題

分析：（1）根據(jù)安全瓶的作用是可以防止倒吸，當溫度高于44.8°C時SO₃為氣體狀態(tài)；
（2）裝置III是檢驗是否有三氧化硫，裝置IV是檢驗是否有二氧化硫，根據(jù)二者的性質選擇試劑；
（3）二氧化硫會污染空氣，要用氫氧化鈉溶液來處理尾氣；
（4）檢驗三價鐵離子用硫氰化鉀溶液；檢驗二價鐵離子用K₃[Fe（CN）₆]溶液；
（5）反應過程中FeSO₄固體分解為二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe₂O₃，完全分解后得到11.2g固體為氧化鐵和氧化亞鐵，質量減少的為二氧化硫和三氧化硫的總質量，據(jù)此列方程組計算．

解答： 解：（1）Ⅰ中產生的氣體極易和溶液反應時，會產生倒吸，所以裝置II的試管能防止溶液倒吸入裝置Ⅰ中（或安全瓶）；SO₃的沸點是44.8°C，當溫度高于44.8°C時SO₃為氣體狀態(tài)，把試管浸泡在50℃的熱水浴中能防止SO₃液化或凝固，
故答案為：防止倒吸和防止SO₃固化或液化沉集在Ⅱ中；
（2）裝置III是檢驗是否有三氧化硫，可以選用氯化鋇溶液，如果有白色沉淀生成說明有三氧化硫；裝置IV是檢驗是否有二氧化硫，二氧化硫能使品紅褪色，也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以選用二者來檢驗二氧化硫；
故答案為：C；產生白色沉淀；B、E；
（3）二氧化硫會污染空氣，所以要用氫氧化鈉溶液來吸收剩余的二氧化硫，其反應的離子方程式為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
故答案為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
（4）檢驗三價鐵離子用硫氰化鉀溶液，溶液變紅色，證明有三價鐵離子，進而說明固體產物中含有氧化鐵；檢驗二價鐵離子用K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液中生成藍色沉淀，說明有二價鐵離子，即證明固體產物中含有FeO；
故答案為：

操作步驟	預期實驗現(xiàn)象	預期實驗結論
向其中一份溶液中加入 KSCN溶液?	溶液變成紅色	固體中含有Fe2O3
向另一份溶液中滴加2滴黃色K3[Fe（CN）6]溶液?	產生藍色沉淀	固體中含有FeO

；
（5）反應過程中FeSO₄固體分解為二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe₂O₃，完全分解后得到11.2g固體為氧化鐵和氧化亞鐵，質量減少的為二氧化硫和三氧化硫的總質量，
設生成的二氧化硫為xmol，三氧化硫為ymol，
根據(jù)硫元素守恒，則x+y=

22.8g

152g/mol

=0.15mol，
64x+80y=22.8g-11.2g=11.6g，
解得：x=0.025，y=0.125，
FeSO₄固體分解，每生成1mol二氧化硫時硫元素得到2mol電子，每生成1molFe₂O₃時鐵元素失去2mol電子，所以生成的二氧化硫與氧化鐵的物質的量相同，
則Fe₂O₃的物質的量為0.025mol，其質量為0.025mol×160g/mol=4.0g；
故答案為：4.0．

點評：本題主要考查了二氧化硫、二氧化硫、鐵離子及亞鐵離子的檢驗，掌握有關物質的性質的差異是解題的關鍵，題目綜合性較強，難度中等，注意根據(jù)原子守恒和得失電子守恒計算氧化鐵的質量．