Question

7．某同学设计了如下实验确定铁的含氧化合物X的化学式，同时制取FeSO₄•7H₂O．
Ⅰ．确定X的化学式
①称取样品22.8g，加足量稀硫酸使其完全溶解，配成250mL溶液A．
②取20.00mL溶液A于锥形瓶中，滴加KSCN试液，溶液变红；继续滴加双氧水至过量，溶液红色褪去，同时有气泡产生．
③待气泡消失后，用1.000 mol•L^-1 KI标准溶液滴定锥形瓶中的Fe³⁺，消耗KI标准溶液24.00mL．
Ⅱ．制取FeSO₄•7H₂O．
④取剩余溶液A，加入足量铁粉并加热，充分反应、趁热过滤得滤液B．
⑤加热浓缩滤液B，冷却结晶、操作a、洗涤、操作b，获得FeSO₄•7H₂O晶体．
回答相关问题：
（1）步骤①中“配成250mL溶液A”必需的玻璃仪器为：玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管以及250mL容量瓶．
（2）由实验I计算出该氧化物的化学式是Fe₄O₅；
（3）步骤④中趁热过滤的目的是减少过滤时硫酸亚铁析出而损失．
（4）步骤⑤中操作a、b的名称分别是过滤、干燥；
（5）步骤②中产生的气泡有多种可能，请完成下列猜想．
猜想一：气泡可能是SCN^-，的反应产物N₂、CO₂、SO₂或N₂、CO₂；
猜想二：气泡还可能有O₂，理由是2H₂O₂═2H₂O+O₂↑（用化学方程式表示）．
（6）选用下列部分装置，设计一个实验来验证猜想一成立．必需的装置连接顺序（按产物
气流从左至右的方向）是：a→e（选填一个装置编号），若观察到e中变浑浊，即可证明猜想一成立，该设计存在的缺陷是但不能证明是CO₂还是SO₂还是CO₂、SO₂的混合气体．

Answer 1

分析 （1）配成250mL溶液A溶液步骤为：计算、称量、溶解、冷却、转移、洗涤、定容、摇匀等，根据配制步骤选择使用的仪器；
（2）根据用1.000 mol•L^-1 KI标准溶液滴定锥形瓶中的Fe³⁺，消耗KI标准溶液24.00mL，计算出铁的物质的量，在转化成250mL溶液中铁的物质的量，结合样品22.8g计算氧的物质的量，根据铁与氧的原子个数之比确定化学式；
（3）取剩余溶液A，加入足量铁粉并加热将三价铁还原成二价铁，充分反应趁热过滤减少过滤时硫酸亚铁析出而损失；
（4）加热浓缩滤液B，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，获得FeSO₄•7H₂O晶体；
（5）根据双氧水易分解生成氧气分析；
（6）根据CO₂、SO₂能使澄清石灰水变浑浊判断．

解答 解：（1）配成250mL溶液A过程中使用的仪器有：托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、量筒、100mL容量瓶、胶头滴管，所以必须使用的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、量筒、250mL容量瓶、胶头滴管，故答案为：250mL容量瓶；
（2）取20.00mL溶液A，于锥形瓶中，滴加KSCN试液，溶液变红；继续滴加双氧水至过量，溶液红色褪去，同时有气泡产生，待气泡消失后，用1.000 mol•L^-1 KI标准溶液滴定锥形瓶中的Fe³⁺，消耗KI标准溶液24.00mL，由反应2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂，则20.00mL溶液A中铁的物质的量为：1.000 mol•L^-1×0.024mL=0.024mol，所以
250mL溶液中铁的物质的量为=$\frac{0.024mol}{20}$×250=0.3mol，又样品22.8g，所以氧的物质的量为$\frac{22.8-0.3×56}{16}$=0.375mol，则n（Fe）：n（O）=0.3：0.375=4：5，该氧化物的化学式是Fe₄O₅，故答案为：Fe₄O₅；
（3）取剩余溶液A，加入足量铁粉并加热将三价铁还原成二价铁，充分反应趁热过滤减少过滤时硫酸亚铁析出而损失；
故答案为：减少过滤时硫酸亚铁析出而损失；
（4）加热浓缩滤液B，冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，获得FeSO₄•7H₂O晶体，故答案为：过滤、干燥；
（5）因为双氧水易分解生成氧气，所以气泡还可能有O₂，反应方程式为：2H₂O₂═2H₂O+O₂↑，故答案为：O₂；2H₂O₂═2H₂O+O₂↑；
（6）因为CO₂、SO₂都能使澄清石灰水变浑浊，所以a→e，观察到e中变浑浊，但不能证明是CO₂还是SO₂还是CO₂、SO₂的混合气体，故答案为：e，e中变浑浊，不能证明是CO₂还是SO₂还是CO₂、SO₂的混合气体．

点评 本题考查化学式的测定以及物质的制备，为高频考点，把握实验的步骤及其目的为解答的关键，侧重分析与实验能力的考查，题目难度中等．