题目内容

【题目】硫酸亚铁是重要的亚铁盐,在农业上用作农药,主要治小麦黑穗病,还可以用作除草剂;在工业上用于染色、制造蓝黑墨水和木材防腐等。

1)新制的绿矾(FeSO4·7H2O)是浅绿色的,但在空气中极易变成黄色或铁锈色的碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4],写出该反应的化学方程式:______

2)已知FeSO4在不同条件下分解得到产物不同,可能是FeOSO3,也可能是Fe2O3SO3SO2SO3熔点是16.8℃,沸点是44.8℃。

某研究性学习小组拟用下列装置进行实验探究在加热条件下FeSO4的分解产物

上述装置Ⅲ和Ⅳ用来检验气体产物。试回答下列问题:

①Ⅱ装置烧杯中水的温度应控制在___(选填“0℃、25℃、50),装置Ⅱ的作用是___________

②装置Ⅲ中的试剂可以是________(选填序号,下同),现象是 ,则证明气体产物中含有SO3;装置Ⅳ中的试剂可以是__________________

A2mol/LNa2CO3溶液

B.品红溶液

C0.5mol/L BaCl2溶液

D0.5mol/LBa(NO3)2

E.0.01mol/L KMnO4溶液

F.淀粉碘化钾溶液

③装置V中试剂为NaOH溶液,发生反应的离子方程式为_____________

④为了检验固体产物成分,取反应后的固体于试管中,加稀硫酸溶解,将所得溶液分成两份,进行如下实验:

操作步骤

预期实验现象

预期实验结论

向其中一份溶液中加入_______________

_____________________

固体中含有Fe2O3

向另一份溶液中滴加2滴黄色K3[Fe(CN)6]溶液

产生蓝色沉淀

______________

⑤若用22.8g FeSO4固体做实验,完全分解后,得到11.2g固体,其中Fe2O3的质量分数=______(精确到0.1%

【答案】4FeSO4·7H2O + O2 = 4Fe(OH)SO4+26H2O 50℃,防止产生倒吸(或用作安全瓶 C 产生白色沉淀 BE SO2+2OHˉ=SO3+H2O KSCN溶液(或硫氰化钾溶液) 溶液变成血红色 固体中含有FeO 35.7%

【解析】

(1)新制的绿矾(FeSO4·7H2O)在空气中极易变成黄色或铁锈色的碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]Fe2被空气中的氧气氧化成Fe3,则该反应的化学方程式是4FeSO4·7H2O + O2 = 4Fe(OH)SO4+26H2O

(2)SO3的沸点是44.8℃,当温度高于44.8℃时三氧化硫为气体状态,把试管浸泡在50℃的热水浴中能防止SO3液化或凝固,产生的气体极易和溶液反应时,会产生倒吸,所以装置II的试管能防止溶液倒吸入装置Ⅰ中(或安全瓶),因此Ⅱ装置烧杯中水的温度应控制在50℃,装置Ⅱ的作用是防止产生倒吸(或用作安全瓶);

②装置III是检验是否有三氧化硫生成,可以选用氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成说明有三氧化硫;装置IV是检验是否有二氧化硫,二氧化硫能使品红褪色,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以可以选用二者来检验二氧化硫;

③二氧化硫会污染空气,所以要用氢氧化钠溶液来吸收剩余的二氧化硫,其反应的离子方程式为:SO2+2OHˉ=SO3+H2O

④检验三价铁离子用硫氰化钾溶液,溶液变红色,证明有三价铁离子,进而说明固体产物中含有氧化铁;检验二价铁离子用K3[Fe(CN)6]溶液,溶液中生成蓝色沉淀,说明有二价铁离子,即证明固体产物中含有FeO

⑤反应过程中FeSO4固体分解为二氧化硫、三氧化硫、FeOFe2O3,完全分解后得到11.2g固体为氧化铁和氧化亚铁,质量减少的为二氧化硫和三氧化硫的总质量,设生成的二氧化硫为xmol,三氧化硫为ymol,根据硫元素守恒,则x+y=22.8g÷152g/mol=0.15mol64x+80y=22.8g-11.2g=11.6g,解得:x=0.025y=0.125FeSO4固体分解,每生成1mol二氧化硫时硫元素得到2mol电子,每生成1mol Fe2O3时铁元素失去2mol电子,所以生成的二氧化硫与氧化铁的物质的量相同,则Fe2O3的物质的量为0.025mol,其质量为0.025mol×160g/mol=4.0g,质量分数为:(4.0g÷11.2g)×100%=35.7%

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