题目内容
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FeO和SO3，也可能是Fe2O3、SO3和SO2；SO3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
②装置Ⅲ中的试剂可以是
A.2mol?L-1 Na2CO3溶液 B．品红溶液 C.0.5mol?L-1 BaCl2溶液
D.0.5mol?L-1 Ba（NO3）2 E.0.01mol?L-1 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 |
考点：铁及其化合物的性质实验
专题：实验设计题
分析：（1）亚铁离子易被氧化具有还原性；
（2）①安全瓶的作用是可以防止倒吸；当温度高于44.8°C时三氧化硫为气体状态；
②装置III是检验是否有三氧化硫，装置IV是检验是否有二氧化硫，根据二者的性质选择试剂；
③二氧化硫会污染空气，要用氢氧化钠溶液来处理尾气；
④检验三价铁离子用硫氰化钾溶液；检验二价铁离子用K3[Fe（CN）6]溶液；
⑤反应过程中FeSO4固体分解为二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe2O3，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，据此列方程组计算．
（2）①安全瓶的作用是可以防止倒吸；当温度高于44.8°C时三氧化硫为气体状态；
②装置III是检验是否有三氧化硫，装置IV是检验是否有二氧化硫，根据二者的性质选择试剂；
③二氧化硫会污染空气，要用氢氧化钠溶液来处理尾气；
④检验三价铁离子用硫氰化钾溶液；检验二价铁离子用K3[Fe（CN）6]溶液；
⑤反应过程中FeSO4固体分解为二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe2O3，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，据此列方程组计算．
解答：
解：（1）亚铁离子具有还原性，易被氧气氧化，反应方程式为：4FeSO4?7H2O+O2=4Fe（OH）SO4+26H2O，故答案为：4FeSO4?7H2O+O2=4Fe（OH）SO4+26H2O；
（2）①SO3的沸点是44.8°C，当温度高于44.8°C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），
故答案为：50℃；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，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；
故答案为：C；产生白色沉淀；B、E；
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+2OH-=SO32-+H2O，故答案为：SO2+2OH-=SO32-+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；
故答案为：
；
⑤反应过程中FeSO4固体分解为二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe2O3，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=
=0.15mol，
64x+80y=22.8g-11.2g=11.6g，
解得：x=0.025，y=0.125，
FeSO4固体分解，每生成1mol二氧化硫时硫元素得到2mol电子，每生成1molFe2O3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，故质量分数为：
×100%=35.7%，故答案为：35.7%．
（2）①SO3的沸点是44.8°C，当温度高于44.8°C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），
故答案为：50℃；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，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；
故答案为：C；产生白色沉淀；B、E；
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+2OH-=SO32-+H2O，故答案为：SO2+2OH-=SO32-+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；
故答案为：
| 操作步骤 | 预期实验现象 | 预期实验结论 |
| KSCN溶液（或硫氰化钾溶液） | 溶液变成血红色 | |
| 固体中含有FeO |
⑤反应过程中FeSO4固体分解为二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe2O3，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 |
64x+80y=22.8g-11.2g=11.6g，
解得：x=0.025，y=0.125，
FeSO4固体分解，每生成1mol二氧化硫时硫元素得到2mol电子，每生成1molFe2O3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，故质量分数为：
| 4.0g |
| 11.2g |
点评：本题主要考查了学生亚铁离子和三价铁离子之间的相互转化，题目综合性较强，难度较大．
练习册系列答案
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