Question

【题目】硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2)]是分析化学中的重要试剂，在隔绝空气加热至500℃时能完全分解，分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。某化学小组选用下图所示装置进行实验(夹持装置略)，探究此反应产物。

(1)甲同学根据可能生成的气体产物，设计下列实验：

操作步骤	实验现象	结论或解释
①按______________的顺序组装仪器并进行实验	②___________	气体产物中既有H2O ，也有NH3
③按A、C、D、E的顺序组装仪器并进行实验，其中装置C的作用是____________	C中无明显现象，D中生成白色沉淀	④D中发生反应的离子方程式为___________

(2)乙同学称取14.20g硫酸亚铁铵固体，隔绝空气加热至500℃ 时使其完全分解，冷却后称得固体质量为4.00g，则所得固体产物的化学式为_____。(硫酸亚铁铵的摩尔质量为284g·mol-1)

(3)实验证明：(NH4)2Fe(SO4)2受热分解除生成上述产物外，还有N2生成，写出硫酸亚铁铵在隔绝空气的条件下加热至500℃时的分解反应方程式_____________________________________。

Answer 1

【答案】A、F、E、B F中无水硫酸铜变蓝，B中溶液变红 吸收NH3，验证是否含有SO3 SO2+H2O2+Ba2+ = BaSO4↓+2H+ Fe2O3 2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O

【解析】

硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]在隔绝空气加热至500℃时硫酸亚铁铵能完全分解，分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。

(1)要验证气体产物中既有H2O，也有NH3，可以用F中无水硫酸铜变蓝色证明生成水，B中溶液变红说明生成氨气，需要用E除去硫的氧化物；

按ACDE的顺序组装仪器，通过装置C中的足量盐酸和氯化钡溶液中，C中无明显现象说明无三氧化硫，D中生成白色沉淀， D中过氧化氢氧化二氧化硫生成硫酸，和氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀；

(2)首先计算14.20g硫酸亚铁铵固体的物质的量，求出铁元素的物质的量，根据常见铁的氧化物有氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁，结合铁的氧化物质量4.00g计算判断；

(3)反应的生成物有NH3、SO2、Fe2O3、H2O、N2，结合元素守恒和得失电子守恒配平反应的化学方程式。

(1)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]在隔绝空气加热至500℃时硫酸亚铁铵能完全分解，分解产物中含有铁氧化物、硫氧化物、氨气和水蒸气等。在A中先通入氮气排净装置中的空气，然后加热分解硫酸亚铁铵。根据装置图中的药品可知，装置B可以检验氨气；装置C可以检验生成的产物中是否含有三氧化硫，装置D可以将二氧化硫氧化生成三氧化硫，装置E浓氢氧化钠溶液可以吸收硫的氧化物，装置F中无水硫酸铜可以检验生成的水。

要验证气体产物中既有H2O，也有NH3，可以按照装置顺序AFEB连接，F中无水硫酸铜变蓝色证明生成水，B中溶液变红说明生成氨气；

按A、C、D、E的顺序组装仪器并进行实验，通过装置C中的足量盐酸和氯化钡溶液中，C中无明显现象说明无三氧化硫，D中生成白色沉淀，D中过氧化氢氧化二氧化硫生成硫酸，硫酸和氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀，反应的离子方程式为：SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+；

故答案为：A、F、E、B；F中无水硫酸铜变蓝，B中溶液变红；吸收NH3，验证是否含有SO3；SO2+H2O2+Ba2+ = BaSO4↓+2H+；

(2)称取14.20g硫酸亚铁铵固体，物质的量==0.05mol，铁元素物质的量为0.05mol，铁常见氧化物为氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁，其相对分子质量分别为160、72、232。隔绝空气加热至500℃时使其完全分解，冷却后称得固体质量为4.00g，0.05mol铁元素若为Fe2O3，物质的量为0.025mol，质量=0.025mol×160g/mol=4.0g，FeO质量=0.05mol×72g/mol=3.6g，若为Fe3O4的质量=×0.05mol×232g/mol=3.9g，故固体为氧化铁，故答案为：Fe2O3；

(3)实验可知反应的生成物有NH3、SO2、Fe2O3、H2O、N2，结合元素守恒和得失电子守恒配平的2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O，故答案为：2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O。