Question

將綠礬（FeSO₄?7H₂O）隔絕空氣條件下強(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Fe元素的價(jià)態(tài)，該同學(xué)將固體產(chǎn)物溶于足量的稀H₂SO₄得到相應(yīng)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：Fe元素只顯   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   ；
猜想二：Fe元素只顯   價(jià)；		稀酸性KMnO4溶液顏色   ；
猜想三：Fe元素既有+2價(jià)又有+3價(jià)．		KSCN溶液呈   色； 稀酸性KMnO4溶液顏色   ．

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B處酒精噴燈之前應(yīng)先打開A處活塞通CO₂，其目的是

 

；
②裝置圖中C的作用是

 

；
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，測(cè)得D瓶中沉淀的質(zhì)量為23.3克，根據(jù)這些數(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

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量,二價(jià)Fe離子和三價(jià)Fe離子的檢驗(yàn)

專題：幾種重要的金屬及其化合物

分析：實(shí)驗(yàn)一、根據(jù)Fe元素有+2價(jià)、+3價(jià)來分析；依據(jù)二價(jià)鐵可以還原高錳酸鉀溶液為無色，鐵離子和硫氰酸鉀溶液反應(yīng)生成血紅色溶液設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析判斷；
實(shí)驗(yàn)二、①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，點(diǎn)燃B處酒精噴燈之前應(yīng)先打開A處活塞通CO₂，目的是趕凈空氣避免影響測(cè)定結(jié)果；
②裝置C是安全瓶起到防倒吸的作用；
③55.6克的綠礬，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(huì)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，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(huì)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)算分析判斷；
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；

解答： 解：實(shí)驗(yàn)一，F(xiàn)e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)；
故答案為：

猜想	實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象
+2		褪成無色
+3		無變化
		血紅色 褪成無色

實(shí)驗(yàn)二，①實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，點(diǎn)燃B處酒精噴燈之前應(yīng)先打開A處活塞通CO₂，目的是趕凈空氣避免影響測(cè)定結(jié)果；
故答案為：趕走裝置中的空氣
②裝置C是安全瓶起到防倒吸的作用；
故答案為：防倒吸的作用；
③55.6克的綠礬FeSO₄?7H₂O，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(huì)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，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(huì)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，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：2FeSO₄?7H₂O

△   .

Fe₂O₃+SO₂+SO₃+14H₂O；
故答案為：2FeSO₄?7H₂O

△   .

Fe₂O₃+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；
故答案為：未進(jìn)行尾氣吸收；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)探究方法和實(shí)驗(yàn)分析判斷，氧化還原反應(yīng)電子守恒的計(jì)算應(yīng)用，主要是鐵及其化合物性質(zhì)的應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)基本操作是解題關(guān)鍵，題目難度中等．