Question

15．某校化學(xué)興趣小組為探究FeSO₄和NaHCO₃的反應(yīng)，按如圖所示操作將NaHCO₃溶液滴加到FeSO₄溶液中（FeSO₄和NaHCO₃溶液均用經(jīng)煮沸后冷卻的蒸餾水配制，并在FeSO₄溶液中加入少量鐵粉）．觀察到試管中立即出現(xiàn)白色沉淀，同時有大量無色氣體生成．
（1）實驗室欲配制10%的NaHCO₃溶液，所需儀器有：燒杯、玻璃棒、藥匙、托盤天平、量筒（寫出另外兩種）
（2）產(chǎn)生的氣體是CO₂（填分子式）．
【查閱資料】：FeCO₃為白色固體，不溶于水，在干燥空氣中穩(wěn)定，潮濕環(huán)境中需較長時間才能被氧化為Fe（OH）₃．
（3）關(guān)于白色沉淀的成分，小組同學(xué)提出如下假設(shè)，請補(bǔ)充完成假設(shè)3：
假設(shè)l：白色沉淀是Fe（OH）₂；
假設(shè)2：白色沉淀是FeCO₃；
假設(shè)3：白色沉淀是Fe（OH）₂和FeCO₃．
（4）若假設(shè)2成立，寫出生成FeCO₃的離子方程式：FeSO₄+2NaHCO₃=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄+2CO₂↑．經(jīng)煮沸后冷卻的蒸餾水配制FeSO₄溶液的目的是除去水中溶解的氧氣，防止生成的Fe（OH）₂被迅速氧化．某同學(xué)認(rèn)為白色沉淀不可能為Fe（OH）₂，你是否同意其觀點？不同意．（填“同意”或“不同意”）．
（5）請設(shè)計一個實驗方案，驗證假設(shè)2是否成立．向生成白色沉淀的試管中通入空氣，若白色沉淀長時間內(nèi)不變色，則假設(shè)2成立；或向生成白色沉淀的試管中通入空氣，若白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色，則假設(shè)2不成立．

Answer 1

分析 （1）配制10%的NaHCO₃溶液，需要用托盤天平量取碳酸氫鈉的質(zhì)量，還需要用量筒量取水的體積；
（2）亞鐵離子和碳酸氫根離子發(fā)生雙水解反應(yīng)生成CO₂；
（3）白色固體可能是Fe（OH）₂和FeCO₃的混合物；
（4）FeSO₄和NaHCO₃反應(yīng)生成Fe（OH）₂沉淀、二氧化碳和硫酸鈉；二價鐵不穩(wěn)定，易被氧氣氧化而干擾實驗；堿性條件下，亞鐵離子生成Fe（OH）₂沉淀；
（5）如果白色沉淀是Fe（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂不穩(wěn)定，極易被氧化生成Fe（OH）₃；FeCO₃在干燥空氣中穩(wěn)定，潮濕環(huán)境中需較長時間才能被氧化為Fe（OH）₃，通入空氣后根據(jù)白色固體變色時間長短判斷白色沉淀成分．

解答 解：（1）實驗室欲配制10%的NaHCO₃溶液，所需儀器有：燒杯、玻璃棒、藥匙，還缺少稱量碳酸氫鈉質(zhì)量的儀器托盤天平及量取水的體積的儀器量筒，
故答案為：托盤天平；量筒；
（2）亞鐵離子和碳酸氫根離子發(fā)生雙水解反應(yīng)生成氫氧化亞鐵和CO₂，所以生成的氣體是CO₂，故答案為：CO₂；
（3）白色固體可能是Fe（OH）₂和FeCO₃的混合物，所以假設(shè)3為白色固體是Fe（OH）₂和FeCO₃，故答案為：Fe（OH）₂和FeCO₃；
（4）FeSO₄和NaHCO₃反應(yīng)生成Fe（OH）₂沉淀、二氧化碳，根據(jù)元素守恒知還生成硫酸鈉，反應(yīng)方程式為FeSO₄+2NaHCO₃=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄+2CO₂↑；
二價鐵不穩(wěn)定，易被氧氣氧化而干擾實驗，所以經(jīng)煮沸后冷卻的蒸餾水配制FeSO₄和NaHCO₃溶液的目的是除去水中溶解的氧氣，防止生成的氫氧化亞鐵被迅速氧化；
反應(yīng)體系進(jìn)行了無氧處理并且碳酸氫鈉水解提供了堿性環(huán)境，所以白色沉淀中一定含有氫氧化亞鐵，
故答案為：FeSO₄+2NaHCO₃=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄+2CO₂↑；除去水中溶解的氧氣，防止生成的氫氧化亞鐵被迅速氧化；不同意；
（5）如果白色沉淀是Fe（OH）₂，F(xiàn)e（OH）₂不穩(wěn)定，極易被氧化生成Fe（OH）₃；FeCO₃在干燥空氣中穩(wěn)定，潮濕環(huán)境中需較長時間才能被氧化為Fe（OH）₃，通入空氣后根據(jù)白色固體變色時間長短判斷白色沉淀成分，所以其實驗步驟、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論為：向生成的白色沉淀的試管中通入空氣，若白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色，則假設(shè)2不成立；若白色沉淀短時間內(nèi)不變色，則假設(shè)2成立，
故答案為：向生成的白色沉淀的試管中通入空氣，若白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色，則假設(shè)2不成立；若白色沉淀短時間內(nèi)不變色，則假設(shè)2成立．

點評 本題考查性質(zhì)實驗方案設(shè)計，題目難度中等，側(cè)重考查學(xué)生分析、判斷及實驗操作能力，明確實驗原理及物質(zhì)性質(zhì)是解本題關(guān)鍵，難點是（5）實驗方案設(shè)計方法，需要利用物質(zhì)性質(zhì)的不同點設(shè)計方案．