Question

1．無水硫酸亞鐵是白色粉末，溶于水，水溶液為淺綠色，常見其七水合物（綠礬FeSO₄•7H₂O ），在潮濕空氣中易氧化成難溶于水的棕黃色堿式硫酸鐵Fe（OH）SO₄．主要用于凈水、照相制版及治療缺鐵性貧血等．
某化學(xué)興趣小組欲確定某FeSO₄•7H₂O樣品加熱后的產(chǎn)物，實驗步驟如下：
①檢查裝置的氣密性；②稱取2.78g樣品，置于B試管中；③打開活塞K，從C處通入某種氣體；④關(guān)閉K，對試管B充分加熱；⑤打開活塞K，從C處再通入該氣體．

（1）E中產(chǎn)生白色沉淀，說明FeSO₄•7H₂O分解有SO₃生成．
（2）步驟③中從C處通入的氣體作用為將裝置中的空氣全部趕出，并將FeSO₄•7H₂O的分解產(chǎn)物全部排出，該氣體可以為C．
A．SO₂     B．Cl₂     C．N₂     D．NH₃
若不通入氣體，則E中發(fā)生的副反應(yīng)為2SO₂+O₂+2BaCl₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4HCl．
（3）甲同學(xué)將F中反應(yīng)后溶液共100mL取出，用0.020mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液進行滴定，KMnO₄溶液應(yīng)盛裝在酸式滴定管中．滴定過程中反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O；滴定完畢，三次實驗記錄KMnO₄標(biāo)準(zhǔn)溶液的讀數(shù)如下：

滴定次數(shù)實驗數(shù)據(jù)	1	2	3
V（樣品）/mL	20.00	20.00	20.00
V（KMnO4）/mL（初讀數(shù)）	1.50	0.20	0.00
V（KMnO4）/mL（終讀數(shù)）	19.85	20.22	19.98

通過計算，甲同學(xué)認為B中的固體產(chǎn)物化學(xué)式為Fe₂O₃．
（4）設(shè)計實驗證明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解：取少量FeSO₄•7H₂O水溶液于試管中，先加Fe粉，再滴入幾滴石蕊試液，試管中溶液微紅，然后加熱試管中的溶液，若溶液紅色加深，則說明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解．

Answer 1

分析 在潮濕空氣中易氧化成難溶于水的棕黃色堿式硫酸鐵Fe（OH）SO₄，裝置分析實驗過程：
①檢查裝置的氣密性；
②稱取2.78g樣品，置于B試管中；
③打開活塞K，從C處通入某種氣體應(yīng)是惰性氣體趕出裝置中的空氣，避免空氣中氧氣干擾產(chǎn)物檢驗；
④關(guān)閉K，對試管B充分加熱使FeSO₄•7H₂O分解；
⑤打開活塞K，從C處再通入惰性氣體使生成的氣體全部趕到后續(xù)裝置中檢驗吸收；
裝置分析在B中加熱分解硫酸亞鐵晶體，D裝置避免倒吸起到安全瓶的作用，生成的氣體銅鼓裝置E檢驗是否有三氧化硫氣體生成，通過裝置F中碳酸氫鈉溶液檢驗吸收生成二氧化硫氣體，F(xiàn)中生成亞硫酸鈉，最后剩余氣體需要氫氧化鈉溶液吸收防止污染空氣，
（1）E中生成沉淀說明是生成硫酸鋇沉淀，證明硫酸亞鐵晶體分解產(chǎn)物中生成了三氧化硫；
（2）步驟③中從C處通入的氣體作用為開始是排凈裝置中空氣，最后是把生成氣體全部趕到后面的裝置吸收檢驗；氣體不能干擾氣體的檢驗，所以是氮氣，不通入生成的二氧化硫氣體、氧氣在氯化鋇溶液中會反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀；
（3）甲同學(xué)將F中反應(yīng)后溶液共100mL取出，用0.020mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液進行滴定，高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能氧化橡膠管，需要盛裝在酸式滴定管，滴定過程中發(fā)生的反應(yīng)是高錳酸鉀氧化亞硫酸鈉生成硫酸鈉、硫酸錳和水，分析圖表中的數(shù)據(jù)可知，第一次測定結(jié)果誤差大舍去，依據(jù)第二次和第三次測定結(jié)果計算平均消耗高錳酸鉀溶液體積，結(jié)合化學(xué)方程式計算生成二氧化硫物質(zhì)的量，利用氧化還原反應(yīng)電子守恒計算鐵元素化合價變化的價態(tài)判斷生成固體成分；
（4）設(shè)計實驗證明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解，需要避免鐵離子的干擾，晶體溶解形成的溶液中先加入鐵粉，防止亞鐵離子被氧化，滴入石蕊試液變紅色，加熱溶液紅色變深證明是亞鐵離子發(fā)生水解溶液顯酸性．

解答 解：在潮濕空氣中易氧化成難溶于水的棕黃色堿式硫酸鐵Fe（OH）SO₄，裝置分析實驗過程，故答案為：Fe（OH）SO₄：
裝置分析在B中加熱分解硫酸亞鐵晶體，D裝置避免倒吸起到安全瓶的作用，生成的氣體銅鼓裝置E檢驗是否有三氧化硫氣體生成，通過裝置F中碳酸氫鈉溶液檢驗吸收生成二氧化硫氣體，F(xiàn)中生成亞硫酸鈉，最后剩余氣體需要氫氧化鈉溶液吸收防止污染空氣，
（1）E中生成沉淀說明是生成硫酸鋇沉淀，證明硫酸亞鐵晶體分解產(chǎn)物中生成了三氧化硫，SO₃+H₂O+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl
故答案為：SO₃；
（2）步驟③中從C處通入的氣體作用為開始是排凈裝置中空氣，最后是把生成氣體全部趕到后面的裝置吸收檢驗，步驟③中從C處通入的氣體作用為將裝置中的空氣全部趕出，并將FeSO₄•7H₂O的分解產(chǎn)物全部排出，通入的氣體不能干擾氣體的檢驗，選項中A．SO₂ B．Cl₂ D．NH₃，都會干擾產(chǎn)物的驗證，選C．N₂，所以是氮氣，不通入E中發(fā)生的副反應(yīng)為，生成的二氧化硫氣體、氧氣在氯化鋇溶液中會反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，化學(xué)方程式為：2SO₂+O₂+2BaCl₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4HCl，
故答案為；將裝置中的空氣全部趕出，并將FeSO₄•7H₂O的分解產(chǎn)物全部排出；C；2SO₂+O₂+2BaCl₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4HCl；
（3）高錳酸鉀溶液具有強氧化性，能氧化橡膠管，需要盛裝在酸式滴定管，滴定過程中發(fā)生的反應(yīng)是高錳酸鉀氧化亞硫酸鈉生成硫酸鈉、硫酸錳和水，反應(yīng)的離子方程式為：2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O，分析圖表中的數(shù)據(jù)可知，第一次測定結(jié)果誤差大舍去，依據(jù)第二次和第三次測定結(jié)果計算平均消耗高錳酸鉀溶液體積=$\frac{20.02+10.98}{2}$ml=20.00ml，結(jié)合化學(xué)方程式計算生成二氧化硫物質(zhì)的量，
2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O，SO₂+2NaHCO₃=Na₂SO₃+2CO₂+H₂O，
5SO₂～5SO₃^2-～2MnO₄^-，
5             2
n            0.0200L×0.020mol•L^-1
n=0.001mol
100ml溶液中二氧化硫物質(zhì)的量=0.1mol，F(xiàn)eSO₄～SO₂～2e^-，2Fe²⁺～2Fe³⁺～2e^-，所以電子守恒得到固體B為Fe₂O₃，
故答案為：酸式； 2 MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5 SO₄^2-+3H₂O； Fe₂O₃；
（4）設(shè)計實驗證明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解，需要避免鐵離子的干擾，晶體溶解形成的溶液中先加入鐵粉，防止亞鐵離子被氧化，滴入石蕊試液變紅色，加熱溶液紅色變深證明是亞鐵離子發(fā)生水解溶液顯酸性，實驗步驟為：取少量FeSO₄•7H₂O水溶液于試管中，先加Fe粉，再滴入幾滴石蕊試液，試管中溶液微紅，然后加熱試管中的溶液，若溶液紅色加深，則說明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解，
故答案為：取少量FeSO₄•7H₂O水溶液于試管中，先加Fe粉，再滴入幾滴石蕊試液，試管中溶液微紅，然后加熱試管中的溶液，若溶液紅色加深，則說明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解；

點評 本題考查了物質(zhì)組成的實驗探究方法、過程分析判斷、滴定實驗的注意問題，主要是物質(zhì)性質(zhì)的理解應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．