Question

【題目】硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]是分析化學中的重要試劑，在不同溫度下加熱分解產物不同。設計如圖實驗裝置(夾持裝置略去)，在500℃時隔絕空氣加熱A中的硫酸亞鐵銨至分解完全，確定分解產物的成分(C、D中溶液成份均過量)。

(1)B裝置的作用是______________________________________。

(2)實驗中，觀察到C中無明顯現象，D中有白色沉淀生成，可確定產物中一定有__________氣體產生，寫出D中發生反應的離子方程式___________________________________。若去掉C，是否能得出同樣結論并解釋其原因__________________________。

(3)A中固體完全分解后變為紅棕色粉末，某同學設計實驗驗證固體殘留物僅為Fe2O3，而不含FeO，請完成表中內容。(試劑，儀器和用品自選)

實驗步驟	預期現象	結論
取少量A中殘留物于試管中，加入適量稀硫酸，充分振蕩使其完全溶解，平均分成2份；_____	_________________________	固體殘留物僅為Fe2O3

(4)若E中收集到的氣體只有N2，其物質的量為x mol，固體殘留物Fe2O3的物質的量為y mol，D中沉淀物質的量為z mol，根據氧化還原反應的基本規律，x、y和z應滿足的關系為___________。

(5)結合上述實驗現象和相關數據的分析，完成硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2]在500℃時隔絕空氣加熱完全分解的化學方程式_____________________________。

Answer 1

【答案】檢驗產物中是否有水生成 SO2 SO2+H2O2+Ba2＋=BaSO4↓+2H＋ 否，若有SO3也有白色沉淀生成； 分別滴加高錳酸鉀溶液、KSCN溶液或分別滴加K4[Fe((CN)6]溶液、K3[Fe((CN)6]溶液 若高錳酸鉀溶液不褪色，加入KSCN溶液后變紅；前者生成藍色沉淀，后者無明顯現象 3x+y=z 2（NH4）2Fe（SO4）2Fe2O3＋2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O

【解析】

（1）B中無水硫酸銅檢驗分解產物中水蒸氣的生成；（2）實驗中，觀察到C中無明顯現象，D中有白色沉淀生成說明過氧化氫氧化了二氧化硫生成硫酸，硫酸根離子結合鋇離子出硫酸鋇沉淀；若去掉C，產物中若生成三氧化硫也會出現白色沉淀現象；（3）根據Fe3+沒有還原性、遇KSCN溶液變紅， Fe2+有還原性、遇KSCN溶液不變紅設計實驗驗證固體殘留物僅為Fe2O3，而不含FeO；（4）若產物中有氮氣生成，則失電子的元素是Fe、N，得到電子的元素為S，根據電子守恒得到關系式；（5）結合上述實驗現象，反應產物有氧化鐵、氮氣、二氧化硫、水和氨氣，結合電子守恒和原子守恒書寫化學方程式。

（1）B裝置中無水硫酸銅遇到水變藍色，裝置B的作用是檢驗產物中是否有水生成；（2）實驗中，觀察到C中鹽酸酸化的氯化鋇溶液中無明顯現象，證明無三氧化硫生成，D中過氧化氫具有氧化性，能氧化二氧化硫生成硫酸，硫酸根離子結合鋇離子生成硫酸鋇白色沉淀，有白色沉淀生成，可確定產物中一定有SO2，反應的離子方程式是SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+；若去掉C，生成的SO3也有白色沉淀生成，不能否得出同樣結論；（3）若驗證固體殘留物僅為Fe2O3，而不含FeO，可以取少量A中殘留物于試管中，加入適量稀硫酸，充分振蕩使其完全溶解；將溶液分成兩份，分別滴加高錳酸鉀溶液、KSCN溶液，若高錳酸鉀溶液不褪色，加入KSCN溶液后變紅，固體殘留物僅為Fe2O3；（4）若產物中有氮氣生成，則失電子的元素是Fe、N，得到電子的元素為S， E中收集到xmol N2，氮元素失電子6xmol，固體殘留物Fe2O3的物質的量為ymol，亞鐵離子被氧化失電子物質的量2ymol，D中沉淀物質的量為zmol，即生成二氧化硫物質的量為zmol，得到電子為2Zmol，電子守恒得到：6x+2y=2z，則x、y和z應滿足的關系為3x+y=z；（5）結合上述實驗現象，硫酸亞鐵銨在500℃時隔絕空氣加熱完全分解的化學方程式為2（NH4）2Fe（SO4）2Fe2O3+2 NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O。