Question

某研究小组经查阅资料得知：2FeSO₄

高温  .

Fe₂O₃+SO₃↑+SO₂↑；FeSO₄

高温  .

FeO+SO₃↑，SO₃的熔点是16.8℃，沸点是44.8℃．
I．该小组探究在酒精喷灯加热条件下FeSO₄分解的气体产物，实验装置如图所示．

（1）装置Ⅱ的试管中不装任何试剂，其作用是

 

，试管浸泡在50℃的水浴中，目的是

 

．
（2）装置Ⅲ和装置Ⅳ的作用是探究本实验气体产物成分．请完成实验设计，填写检验试剂、预期现象与结论．
限选试剂：3mol?L^-1 H₂SO₄溶液、6mol?L^-1 NaOH溶液、0.5mol?L^-1 BaCl₂溶液、0.5mol?L^-1 Ba（NO₃）₂溶液、0.01mol?L^-1酸性KMnO₄溶液、0.01mol?L^-1溴水．

检验试剂	预期现象和结论
装置Ⅲ的试管中加入   ．	产生大量白色沉淀，证明气体产物中含有SO3．
装置Ⅳ的试管中加入   ．

Ⅱ．FeSO₄固体往往含有Fe₂（SO₄）₃杂质，该研究小组采用称重法确定固体中铁元素的质量分数，操作流程为：
请根据流程回答：
（1）操作Ⅱ中必须用到的仪器是

 

A.25mL酸式滴定管   B.50mL 量筒    C.25mL 量筒   D.25mL碱式滴定管
（2）系列操作名称依次为

 

、

 

、

 

．
（3）若最终测得红棕色固体质量为3.2g，则样品中铁元素的质量分数为

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：I．（1）根据安全瓶的作用是可以防止倒吸；当温度高于44.8°C时SO₃为气体状态；
（2）根据FeSO₄分解的气体产物可能为SO₃，也可能是SO₃和SO₂的混合物，SO₃遇到钡离子生成白色沉淀，SO₂能使高锰酸钾或溴水褪色；
Ⅱ．（1）量取精确度较高的酸性溶液用到酸式滴定管；
（2）从溶液中得到氢氧化铁沉淀，又到氧化铁，这条线索思考；
（3）据铁原子守恒解题．

解答： 解：I．（1）Ⅰ中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）；SO₃的沸点是44.8°C，当温度高于44.8°C时SO₃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，
故答案为：防止溶液倒吸入装置Ⅰ中（或安全瓶）；防止SO₃液化或凝固；
②FeSO₄分解的气体产物可能为SO₃，也可能为SO₃和SO₂的混合物，SO₃遇到钡离子生成白色沉淀，SO₂能使高锰酸钾或溴水褪色；
故答案为：

0.5 mol．L -1 BaCl2
0.01 mol．L-1 酸性 KMnO4 溶液（或0.0l mol．L-1 溴水）	若溶液紫色（或橙色）褪去，证明气体产物中含有SO2，若溶液紫色（或橙色）无明显变化，证明气体产物中不含SO2

Ⅱ．（1）该溶液为酸性，精确度为0.01的仪器为酸式滴定管，所以选25mL酸式滴定管，
故答案为：A
（2）从溶液中得到氢氧化铁沉淀，要过滤、洗涤；从氢氧化铁到氧化铁，要灼烧，
故答案为：过滤、洗涤、灼烧
（3）Fe₂O₃中铁的质量为：

2×56

160

×3.2g=2.24g，据铁原子守恒，则32.0g样品中铁元素的质量分数为：

250.00mL

25.00mL

×

2.24g

32.0g

×100%=70%，
故答案为：70%

点评：本题主要考查了二氧化硫和二氧化硫的检验，掌握两者性质的差异是解题的关键，题目综合性较强，难度中等．