题目内容

13．硫酸亚铁晶体（FeSO4•7H2O）俗称绿矾，加热至高温会分解．某化学研究小组利用如图装置探究FeSO4分解后的产物．
实验步骤：
按图组装好仪器（已省略夹持仪器）并检查装置的气密性，准确称取m gFeSO4固体置于硬质玻璃管中，将E中的导管撤出水槽，打开活塞K，通入一段时间的N2，关闭活塞K．加热A中的玻璃管一段时间后，将E中导管置于水槽集气瓶口收集产生的气体，用带火星的木条检验E中所收集的气体，带火星的木条能够复燃．待A中固体不再分解后，停止加热，打开K，缓慢通入氮气至玻璃管冷却，得到红棕色粉末．请回答下列问题：
（1）仪器甲的名称是酒精喷灯；
（2）B中浓硫酸的作用吸收分解产生的SO3；
（3）实验过程中发现C中溶液颜色变浅，D中无明显变化．写出C中发生反应的离子方程式5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+；
（4）FeSO4完全分解后，还需要通入一段时间N2的原因是将装置内残留的气体排入吸收装置2完全吸收，同时防止发生倒吸；
（5）若C中原先加入了20mL 1.00mol/L的KMnO4溶液，为了确定FeSO4分解的化学方程式，某同学进行了如下实验：
I、称量B装置在实验前后增重0.80g；
II、将实验后C中的溶液全部转移至100mL容量瓶中，并加水稀释至刻度线；
III、准确量取20.00mL溶液至锥形瓶中，加入足量稀硫酸酸化，用0.20mol/L标准H2C2O4溶液滴定至终点；
IV、重复实验3次，记录数据如表
实验滴定管开始读数滴定终点读数
  1   019.98
  20.1020.12
  3   020.16
①滴定至终点的现象溶液由紫红色变为无色且半分钟不恢复成紫红色；
②FeSO4分解的化学方程式为8FeSO4 $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe2O3+2SO3↑+6SO2↑+O2↑；
（6）请设计一个实验来检验A中的FeSO4是否完全分解将废液后的固体转移到小烧杯中，加入少量水搅拌过滤，取少量滤液于试管中，加入几滴K3[Fe（CN）6]溶液，若产生特征蓝色沉淀，说明硫酸亚铁未全部分解，反之则分解完全．

分析 按图组装好仪器（已省略夹持仪器）并检查装置的气密性，准确称取m gFeSO4固体置于硬质玻璃管中，将E中的导管撤出水槽，打开活塞K，通入一段时间的N2，关闭活塞K．加热A中的玻璃管一段时间后，将E中导管置于水槽集气瓶口收集产生的气体，用带火星的木条检验E中所收集的气体，带火星的木条能够复燃．证明生成氧气，待A中固体不再分解后，停止加热，打开K，缓慢通入氮气至玻璃管冷却，得到红棕色粉末说明分解产物中生成氧化铁，则硫元素化合价一定有降低的生成SO2，依据原子守恒和电子守恒分析判断生成产物中还应生成三氧化硫，气体通过装置B中浓硫酸吸收三氧化硫，装置C中高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，装置D中品红溶液是验证二氧化硫是否除净的装置，最后装置E收集素材的氧气进行检验，
（1）装置图中仪器甲为酒精喷灯；
（2）B中浓硫酸的作用吸收分解产生的SO3：
（3）实验过程中发现C中溶液颜色变浅，D中无明显变化说明出二氧化硫被高锰酸钾溶液全部吸收发生氧化还原反应；
（4）通入一段时间N2的原因是将装置内残留的气体排入吸收装置2完全吸收；
（5）①高锰酸钾溶液呈紫红色，滴入草酸发生氧化还原反应，反应终点可以依据高锰酸钾溶液颜色判断；
3组实验数据误差较大舍去，依据1、2组消耗溶液体积=$\frac{19.98+20.12-0.1}{2}$=20ml，n（H2C2O4）=0.20mol/L×0.020L=0.004mol，
2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
2                5
n             0.040mol
n=0.0016mol，
装置C中共有剩余高锰酸钾物质的量=0.0016mol×$\frac{100}{20}$=0.008mol，与二氧化硫反应的高锰酸钾物质的量=0.020L×1.00mol/L-0.008mol=0.012mol，
5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+，
5           2
n（SO2）   0.012mol
n（SO2）=0.03mol
称量B装置在实验前后增重0.80g为三氧化硫n（SO3）=$\frac{0.80g}{80g/mol}$=0.01mol
硫元素降低生成二氧化硫电子转移0.03mol×2=0.06mol，
原子守恒得到反应的FeSO4共0.03mol+0.01mol=0.04mol，
2FeSO4 ～Fe2O3～2e-
2               1             2
0.04mol    0.02mol   0.04mol
FeSO4～O2～4e-
              1          4
  0.005mol         0.02mol
反应中FeSO4：Fe2O3：SO3：SO2：O2=0.04：0.002：0.01：0.012：0.005=8：4：2：6：1
据此书写化学方程式；
（6）检验固体中是否有未分解的硫酸亚铁，设计实验检验剩余固体中是否含亚铁离子，加入几滴K3[Fe（CN）6]溶液，若产生特征蓝色沉淀证明含亚铁离子．

解答 解：（1）装置图中仪器甲为酒精喷灯，
故答案为：酒精喷灯；
（2）探究FeSO4分解后的产物依据分析可知，分解产物中有氧气、氧化铁生成，结合氧化还原反应氧元素、铁元素化合价升高，则硫元素化合价降低生成二氧化硫，原子守恒可得到同时会生成三氧化硫，所以B中浓硫酸的作用吸收分解产生的SO3，
故答案为：吸收分解产生的SO3；
（3）实验过程中发现C中溶液颜色变浅，D中无明显变化说明出二氧化硫被高锰酸钾溶液全部吸收，反应的离子方程式为：5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+，
故答案为：5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+；
（4）FeSO4完全分解后，还需要通入一段时间N2的原因是将装置内残留的气体排入吸收装置2完全吸收，同时防止发生倒吸，
故答案为：将装置内残留的气体排入吸收装置2完全吸收，同时防止发生倒吸；
（5）准确量取20.00mL溶液至锥形瓶中，加入足量稀硫酸酸化，用0.20mol/L标准H2C2O4溶液滴定至终点，是滴定装置C中剩余高锰酸钾，
①高锰酸钾溶液呈紫红色，滴入草酸发生氧化还原反应，反应终点可以依据高锰酸钾溶液颜色判断，滴入最后一滴溶液紫红色变化为无色且半分钟无变化证明反应达到终点，
故答案为：溶液由紫红色变为无色且半分钟不恢复成紫红色；
②3组实验数据误差较大舍去，依据1、2组消耗溶液体积=$\frac{19.98+20.12-0.1}{2}$=20ml，n（H2C2O4）=0.20mol/L×0.020L=0.004mol，
2KMnO4+5H2C2O4+3H2SO4═K2SO4+2MnSO4+10CO2↑+8H2O
2                5
n             0.040mol
n=0.0016mol，
装置C中共有剩余高锰酸钾物质的量=0.0016mol×$\frac{100}{20}$=0.008mol，与二氧化硫反应的高锰酸钾物质的量=0.020L×1.00mol/L-0.008mol=0.012mol，
5SO2+2MnO4-+2H2O=5SO42-+2Mn2++4H+，
5           2
n（SO2）   0.012mol
n（SO2）=0.03mol
称量B装置在实验前后增重0.80g为三氧化硫n（SO3）=$\frac{0.80g}{80g/mol}$=0.01mol
硫元素降低生成二氧化硫电子转移0.03mol×2=0.06mol，
原子守恒得到反应的FeSO4共0.03mol+0.01mol=0.04mol，
2FeSO4 ～Fe2O3～2e-
2               1             2
0.04mol    0.02mol   0.04mol
FeSO4～O2～4e-
              1          4
  0.005mol         0.02mol
反应中FeSO4：Fe2O3：SO3：SO2：O2=0.04：0.002：0.01：0.012：0.005=8：4：2：6：1
反应的化学方程式为：8FeSO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe2O3+2SO3↑+6SO2↑+O2↑，
故答案为：8FeSO4$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe2O3+2SO3↑+6SO2↑+O2↑；
（6）检验固体中是否有未分解的硫酸亚铁，设计实验检验剩余固体中是否含亚铁离子，结合亚铁离子的特征检验试剂和反应现象设计，具体步骤为：将废液后的固体转移到小烧杯中，加入少量水搅拌过滤，取少量滤液于试管中，加入几滴K3[Fe（CN）6]溶液，若产生特征蓝色沉淀，说明硫酸亚铁未全部分解，反之则分解完全，
故答案为：将废液后的固体转移到小烧杯中，加入少量水搅拌过滤，取少量滤液于试管中，加入几滴K3[Fe（CN）6]溶液，若产生特征蓝色沉淀，说明硫酸亚铁未全部分解，反之则分解完全．

点评 本题考查了反应产物的分析判断、实验过程中反应现象和测定方法、滴定实验基本操作和计算，主要是氧化还原反应电子守恒的计算和配合化学方程式，掌握基础是解题关键，题目难度较大．

练习册系列答案
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②分别取样在试管中加热，将可能产生的气体通入澄清石灰水，观察有无白色浑浊
③分别取样配成溶液，滴加BaCl2溶液，观察有无白色浑浊
④分别配成溶液，用铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧，观察火焰的颜色
⑤分别取样配成溶液，滴加澄清石灰水，观察有无白色浑浊．
A．①③⑤B．①⑤C．②④D．③
4．有一瓶无色气体，可能含有甲烷和乙烯或其中的一种．与一瓶Cl2混合后光照，观察到黄绿色逐渐褪去，瓶壁有少量无色油状小液滴．由上述实验现象推断出该瓶气体中一定含有甲烷，你认为是否正确？否．（填“是”或“否”）
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8．为测定硫酸亚铁铵（NH4）2SO4•FeSO4•6H2O晶体纯度，某学生取mg硫酸亚铁铵样品配置成500mL溶液，根据物质组成，甲、乙、丙三位同学设计了如下三个实验方案，请回答：
（甲）方案一：取20.00mL硫酸亚铁铵溶液于锥形瓶，用0.1000mol•L-1的酸性KMnO4溶液进行滴定．
（乙）方案二：取20.00mL硫酸亚铁铵溶液进行如下实验．
待测液$\stackrel{足量的BaCl_{2}溶液}{→}$$\stackrel{过滤}{→}$$\stackrel{洗涤}{→}$$\stackrel{干燥}{→}$$\stackrel{稳重}{→}$Wg固体
（1）方案一的离子方程式为5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；判断达到滴定终点的依据是当最后一滴酸性高锰酸钾标准溶液滴入时，锥形瓶内溶液由黄色变为浅紫色，且半分钟内不再恢复原色，说明达到滴定终点；
（2）方案二的离子方程式为SO42-+Ba2+=BaSO4↓；若实验操作都正确，但方案一的测定结果总是小于方案二，其可能原因为Fe2+已被空气部分氧化，如何验证你的假设取少量硫酸亚铁铵溶液，加入少量KSCN溶液，若溶液变为血红色，说明Fe2+已被空气部分氧化．
（丙）方案三：（通过NH4+测定）实验设计图如下所示．取20.00mL硫酸亚铁铵溶液进行该实验．

（3）①装置乙（填“甲”或“乙”）较为合理，判断理由是氨气极易溶于水，图一装置无法排液体，甚至会出现倒吸．量气管中最佳试剂是c（填字母编号．如选“乙”则填此空，如选“甲”此空可不填）．
A．水     B．饱和NaHCO3溶液    C．CCl4
②选用该装置会导致测量值总是偏大一些，分析原因装置内的空气被量出导致测量值偏大．
③若测得NH3的体积为VL（已折算为标准状况下），则该硫酸亚铁铵晶体的纯度为$\frac{392V×500}{2×22.4m×20}$×100%（列出计算式即可，不用简化）．
18．生产、生活中处处有化学，下列有关说法正确的是（　　）
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C．CO2分子的结构式O-C-OD．Mg原子结构示意图  
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