Question

5．在无机化工中，硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]是制取其他铁系化合物的原料，如制取氧化铁系颜料、磁性材料和黄血盐等．某化学兴趣小组设计如下实验方案，探究（NH₄）₂Fe（SO₄）₂完全分解的产物．试回答以下问题：
已知：
I．固体（NH₄）₂Fe（SO₄）₂隔绝空气受热完全分解是氧化还原反应．
Ⅱ．98%浓硫酸能顺利吸收SO₃．
（1）甲同学设计以下流程探究分解的部分产物．

①B装置预期的现象是变蓝，C装置的作用可能是吸收NH₃或SO₃，D装置可以检验分解产物中是否含有SO₂．
②加热前先通一会N₂，再关闭气阀，其目的是排出装置中的空气．
（2）乙同学猜想（NH₄）₂Fe（SO₄）₂分解时可能生成了SO₃，小组同学设计如图装置进行验证．

①不能选择E和F装置的原因是E和F装置都能吸收SO₃和SO₂．
②加热样品A，然后依次连接G与H并进行实验，请你提出需要改进的方案：在样品加热装置与G之间增加防倒吸的装置．
③已知饱和SO₂水溶液中c（SO₃^2-）=6.0×10^-8mol•L^-1，K_sp（BaSO₄）=5.4×10^-7．通过计算判断在1.0mol•L^-1的BaCl₂溶液中，通入足量纯净的SO₂能否生成BaSO₃沉淀？Q=1.0×6.0×10^-8=6.0×10^-8＜Ksp（BaSO₃），所以不能生成BaSO₃沉淀．
④当G中出现大量白色沉淀时，并不能说明A中生成了SO₃，理由是NH₃和SO₂同时通入BaCl₂溶液中，能生成BaSO₃白色沉淀．为了进一步证明是否有SO₃生成，请你补充实验方案（不要求写具体的操作过程）：取白色沉淀于试管中，滴加过量的稀盐酸，若白色沉淀不溶解或部分溶解，则有SO₃生成，若白色沉淀完全溶解，则没有SO₃生成．

Answer 1

分析 （1）①晶体分解生成的产物中含水蒸气，B装置中无水硫酸铜遇到水蒸气会反应生成硫酸铜晶体呈蓝色，C装置是浓硫酸用来吸收碱性气体氨气或生成的三氧化硫，便于装置D利用品红溶液检验二氧化硫的存在；
②加热前先通一会儿N₂，排净装置内的空气防止空气成分干扰气体检验；
（2）①生成产物制得三氧化硫、二氧化硫都是酸性氧化物和碱发生反应；
②生成的气体中含氨气、二氧化硫、三氧化硫等易溶于水的气体容易发生倒吸；
③根据溶液中Q与Ksp的关系分析；
④分解产物中当氨气和二氧化硫通入氯化钡溶液中互生成亚硫酸钡白色沉淀，检验三氧化硫可以检验生成的白色沉淀是否溶于盐酸．

解答 解：（1）①晶体分解生成的产物中含水蒸气，无水硫酸铜遇到水蒸气会反应生成硫酸铜晶体呈蓝色，B装置中预期现象是白色硫酸铜变蓝色，C装置是浓硫酸用来吸收可能分解生成的碱性气体氨气或生成的三氧化硫，便于装置D利用品红溶液检验二氧化硫的存在，二氧化硫具有漂白性，可以使品红溶液褪色，
故答案为：变蓝；吸收NH₃或SO₃；SO₂；
②加热前先通一会儿N₂，再关闭气阀，其目的是利用氮气吧装置中空气全部赶出，防止空气中的水蒸气等干扰生成气体的检验，
故答案为：排出装置中的空气；
（2）①不能选择E和F装置的原因是，装置中的氢氧化钡溶液是强碱溶液，碱石灰是氢氧化钠和氧化钙都可以和产物中的三氧化硫和二氧化硫气体，
故答案为：E和F装置都能吸收SO₃和SO₂；
②加热装置与G、H连接并进行实验，生成的气体中含氨气、二氧化硫、三氧化硫等易溶于水的气体容易发生倒吸，需要改进的方案是在样品加热装置与G之间增加防倒吸的装置，
故答案为：在样品加热装置与G之间增加防倒吸的装置；
③若溶液中c（Ba²⁺）=1 mol•L^-1，c（SO₃^2-）=6.0×10^-8mol•L^-1，其浓度积Q=c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）=1×6.0×10^-8=6.0×10^-8＜Ksp（BaSO₃）=5.4×10^-7，故不能析出BaSO₃沉淀，
故答案为：Q=1.0×6.0×10^-8=6.0×10^-8＜Ksp（BaSO₃），所以不能生成BaSO₃沉淀；
④当G中出现大量白色沉淀时，并不能说明A中生成了SO₃，理由是NH₃和SO₂同时通入BaCl₂溶液中，能生成BaSO₃白色沉淀，为了进一步证明是否有SO₃生成，请你补充实验方案是：取白色沉淀于试管中，滴加过量的稀盐酸，若白色沉淀不溶解或部分溶解，则有SO₃生成，若白色沉淀完全溶解，则没有SO₃生成，
故答案为：NH₃和SO₂同时通入BaCl₂溶液中，能生成BaSO₃白色沉淀；取白色沉淀于试管中，滴加过量的稀盐酸，若白色沉淀不溶解或部分溶解，则有SO₃生成，若白色沉淀完全溶解，则没有SO₃生成．

点评 本题考查物质分解产物的实验测定和实验检验方法分析判断，主要是气体性质、气体检验设计、溶度积应用等，侧重考查学生分析计算能力，需要学生具备扎实的基础与灵活应用能力，题目难度中等．