Question

【題目】綠礬是含有一定量結晶水的硫酸亞鐵，在工農業生產中具有重要的用途。某化學興趣小組對綠礬的一些性質進行探究。回答下列問題：

(1)如何用實驗證明綠礬中的鐵是二價鐵而不是三價鐵_______。

(2)為測定綠礬中結晶水含量，將石英玻璃管（帶兩端開關K1和K2）（設為裝置A）稱重，記為m1g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為m2g。按如圖連接好裝置進行實驗。

①儀器B的名稱是________。

②將下列實驗操作步驟正確排序_______（填標號）；重復上述操作步驟，直至A恒重，記為m3g。

a.點燃酒精燈，加熱 b.打開K1和K2，緩緩通入N2 c.關閉K1和K2

d.熄滅酒精燈 e.稱量A f.冷卻到室溫

③根據實驗記錄，計算綠礬化學式中結晶水數目x=_______(列式表示)。若實驗時按a、b次序操作，則使x_______（填“偏大”“偏小”或“無影響”）。

(3)為探究硫酸亞鐵的分解產物，將(2)中已恒重的裝置A接入如圖所示的裝置中，打開K1和K2，緩緩通入N2，加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末。

①C中的溶液為BaCl2，其作用是______。D溶液為______，D中可觀察到的現象為_______。

②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式________。

③有同學認為該實驗裝置存在一定缺陷，請你談談完善該試驗裝置的措施____。

Answer 1

【答案】在試管中加入少量綠礬樣品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化。再向試管中滴加氯水，溶液變紅。可以證明樣綠礬中的鐵是二價鐵而不是三價鐵 干燥管 badfce 偏小 檢驗生成了SO3 品紅溶液 品紅溶液褪色 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 加一個裝有氫氧化鈉溶液的尾氣處理裝置

【解析】

(1)亞鐵離子不能與KSCN溶液變為紅色，鐵離子與KSCN溶液變為血紅色；

(2)①根據儀器的圖形可判斷儀器名稱；

②實驗時，為避免亞鐵被氧化，應先通入氮氣，再點燃酒精燈，待物質完全分解后熄滅酒精燈，再冷卻至室溫，冷卻時注意關閉開關，冷卻至室溫后再稱量固體質量的變化；

③直至A恒重，記為m3g，應為FeSO4和裝置的質量，則m(FeSO4)=(m3-m1)。m(H2O)=(m2-m3)，以此計算n(H2O)、n(FeSO4)，結晶水的數目等于，若實驗時按a、d次序操作，會導致硫酸亞鐵被氧化；

(3)硫酸亞鐵高溫分解可生成Fe2O3、SO3、SO2，C為氯化鋇，用于檢驗SO3，D為品紅，可用于檢驗SO2，SO3、SO2都是大氣污染物，應該有尾氣處理裝置。

(1)證明綠礬中的鐵是二價鐵而不是三價鐵的方法是在試管中加入少量綠礬樣品，加水溶解，然后滴加KSCN溶液，溶液顏色無明顯變化，說明溶液中無Fe3+，然后再向試管中滴加氯水，溶液變紅就證明滴加氯水后反應產生了Fe3+，從而可以證明樣綠礬中的鐵是二價鐵而不是三價鐵；

(2)①由儀器的圖形可知B為干燥管；

②實驗時，為避免亞鐵被氧化，應先打開K1和K2，緩緩通入N2，排出裝置中的空氣，防止空氣中水蒸氣的干擾，然后點燃酒精燈，使綠礬發生分解反應，待物質完全分解后，熄滅酒精燈，冷卻至室溫，關閉K1和K2，再稱量固體質量的變化，則正確的順序為badfce；

③直至A恒重，記為m3 g，應為FeSO4和裝置的質量，則m(FeSO4)=(m3-m1)，m(H2O)=(m2-m3)，則n(H2O)=；n(FeSO4)=，故結晶水的數目等于n==；

若實驗時按a、d次序操作，會導致硫酸亞鐵被氧化，則導致固體質量偏大，測定結果偏小；

(3)①實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末，說明FeSO4分解生成Fe2O3，反應中Fe元素化合價升高，則S元素化合價應降低，則一定生成SO2，可知硫酸亞鐵高溫分解可生成Fe2O3、SO3、SO2，C為氯化鋇溶液，用于檢驗SO3，SO3溶于水反應產生H2SO4，H2SO4與BaCl2溶液反應產生BaSO4白色沉淀，D為品紅溶液，可用于檢驗SO2，觀察到品紅溶液褪色；

②硫酸亞鐵高溫分解可生成Fe2O3、SO3、SO2，共用電子守恒、原子守恒，可得該反應的化學方程式為2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑；

③該反應分解產生的SO3、SO2都是大氣污染物，因此該實驗裝置存在一定缺陷，完善該試驗裝置的措施是在裝置D后面加一個裝有氫氧化鈉溶液的尾氣處理裝置，就可以吸收SO3、SO2，避免產生的污染。