Question

16．在“部分酸堿鹽溶解性表”中存在“碳酸亞鐵”．某學習小組設(shè)計實驗探究碳酸亞鐵的性質(zhì)．
（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)氣壓不會減小．
（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)的固體成分：
①【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．
②【實驗驗證】連接儀器、裝藥品，打開止水夾K，通入氧氣，加熱玻璃管．Y瓶中澄清石灰水不產(chǎn)生沉淀時，停止加熱，繼續(xù)通入氧氣至玻璃管冷卻．
取少量玻璃管里固體于試管，滴加稀硫酸，微熱，固體完全溶解．將溶液分成甲、乙兩份溶液，進行后續(xù)實驗．

實驗編號	實驗步驟	實驗現(xiàn)象
i	向甲溶液滴加KSCN溶液	溶液變紅色
ii	向乙溶液滴加酸性高錳酸鉀溶液	溶液不褪色

【實驗評價】③上述實驗i（填：i或ii）不能確定樣品成分．
【實驗結(jié)論】根據(jù)上述實驗結(jié)果，該小組得到碳酸亞鐵在氧氣中高溫灼燒得到產(chǎn)物是溶液變紅色，只證明有+3價鐵，固體可能是氧化鐵、四氧化三鐵、氧化鐵和四氧化三鐵混合物．
（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）①固體可能是氧化鐵和四氧化三鐵的混合物；
②鐵離子能和KSCN溶液反應(yīng)生成血紅色溶液；
亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使酸性高錳酸鉀溶液褪色；
（5）根據(jù)最初固體質(zhì)量和減少質(zhì)量之間的關(guān)系式確定固體成分．

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，化學方程式為FeSO₄+2NH₄HCO₃=FeCO₃↓+（NH₄）2SO₄+CO₂↑+H₂O，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��；
（4）①固體可能是氧化鐵和四氧化三鐵，故答案為：氧化鐵和四氧化三鐵；
③實驗（i）只能證明樣品含有+3價鐵元素，不能證明是否有+2價．實驗（ii）證明殘留固體不含+2價，則一定含+3價鐵，故殘留固體成分是氧化鐵，
故答案為：i；溶液變紅色，只證明有+3價鐵，固體可能是氧化鐵、四氧化三鐵、氧化鐵和四氧化三鐵混合物；
（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
$\frac{6×116}{232}$=$\frac{23.2g}{m}$，
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
$\frac{4×116}{144}$=$\frac{23.2g}{x}$，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，為高頻考點，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，同時考查學生分析判斷、實驗操作及計算能力，難點是（5）題成分判斷，要利用假設(shè)法解答，題目難度中等．