Question

8．摩尔盐[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]是分析化学中的重要试剂．摩尔盐隔绝空气加热可完全分解生成红棕色固体和其他产物．某学习小组欲探究其分解产物．
I．甲组同学设计了如图1所示实验装置．

（1）实验中，装置B中观察到的现象是白色固体变蓝色．
（2）碱石灰的主要作用是吸收分解产生的酸性气体．
（3）装置D中观察到酚酞溶液变红色，由此可知摩尔盐分解的产物中有NH₃（写化学式）．
（4）设计实验验证装置A中固体残留物不含FeO：取少量固体于试管中，加稀硫酸溶解，再滴入KMnO₄溶液，KMnO₄溶液不褪色，说明此固体产物不含FeO
多余（简要说明实验操作、现象和结论）．
Ⅱ．乙组同学认为摩尔盐受热分解的产物中还含有SO₂、SO₃和N₂．为进行验证，用甲组实验中的装置A和下列如图2所示装置进行实验．
（5）乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、G、E、F、H．装置G中盐酸的作用是吸收氨气并将溶液酸化，排除SO₂的干扰；．
（6）实验中，准确称量摩尔盐7.8400g，充分加热反应后，测得装置A中固体残留物的质量为1.6000g，装置G中生成白色沉淀的质量为3.4950g，装置H中收集到112mL N₂（标准状况下），写出摩尔盐受热分解的化学方程式：4[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+3SO₃+5SO₂↑+N₂↑+6NH₃↑+H₂O．（分解产物被充分吸收，不考虑其损失）

Answer 1

分析 （1）装置B无水硫酸铜是检验分解产物水；
（2）碱石灰的主要作用是吸收分解产生的酸性气体；
（3）装置D中观察到酚酞溶液变红色，说明有碱性气体产生；
（4）利用二价铁离子具有还原性设计实验检验；
（5）要检验生成SO₃（g）、SO₂（g）及N₂，在甲组实验中的装置A产生气体后，经过安全瓶后通过氯化钡溶液检验SO₃，再通过品红溶液检验SO₂，用浓氢氧化钠除去二氧化硫，用排水集气法收集氮气，据此答题；由于产生的气体中有氨气，所以氯化钡溶液中加入足量的盐酸，可以吸收氨气并防止产生亚硫酸钡沉淀，排除SO₂的干扰；
（6）根据以上分析，测得装置A中固体残留物即氧化铁的质量为1.6000g，则n（Fe₂O₃）=$\frac{1.6000g}{160g/mol}$=0.01mol，装置G中生成白色沉淀即硫酸钡的质量为3.4950g，则根据氯化钡溶液检验SO₃及硫原子守恒，所以n（SO₃）=$\frac{3.495}{233}$=0.015mol，装置H中收集到112mL N₂（标准状况下）即$\frac{0.112}{22.4}$=0.005mol，根据得失电子守恒，则生成二氧化硫的物质的量为：$\frac{0.005×2×3+0.01×2}{2}$=0.025mol，所以生成物中Fe₂O₃：SO₃：SO₂：N₂=2：3：5：1；结合原子守恒书写方程式．

解答 解：（1）装置B无水硫酸铜是检验分解产物水，所以看到的现象为白色固体变蓝色，故答案为：白色固体变蓝色；
（2）碱石灰的主要作用是吸收分解产生的酸性气体，故答案为：吸收分解产生的酸性气体；
（3）装置D中观察到酚酞溶液变红色，说明有碱性气体产生即NH₃，所以由此可知摩尔盐分解的产物中有NH₃；故答案为：NH₃；
（4）利用二价铁离子具有还原性设计实验检验，实验设计为：取少量固体于试管中，加稀硫酸溶解，再滴入KMnO₄溶液，KMnO₄溶液不褪色，证明此固体产物不含FeO，
故答案为：取少量固体于试管中，加稀硫酸溶解，再滴入KMnO₄溶液，KMnO₄溶液不褪色，说明此固体产物不含FeO；
（5）要检验生成SO₃（g）、SO₂（g）及N₂，在甲组实验中的装置A产生气体后，经过安全瓶后通过氯化钡溶液检验SO₃，再通过品红溶液检验SO₂，用浓氢氧化钠除去二氧化硫，用排水集气法收集氮气，所以装置依次连接的合理顺序为A、G、E、F、H，由于产生的气体中有氨气，所以氯化钡溶液中加入足量的盐酸，可以吸收氨气并防止产生亚硫酸钡沉淀，排除SO₂的干扰；
故答案为：G、E、F、H；吸收氨气并将溶液酸化，排除SO₂的干扰；
（6）根据以上分析，测得装置A中固体残留物即氧化铁的质量为1.6000g，则n（Fe₂O₃）=$\frac{1.6000g}{160g/mol}$=0.01mol，装置G中生成白色沉淀即硫酸钡的质量为3.4950g，则根据氯化钡溶液检验SO₃及硫原子守恒，所以n（SO₃）=$\frac{3.495}{233}$=0.015mol，装置H中收集到112mL N₂（标准状况下）即$\frac{0.112}{22.4}$=0.005mol，根据得失电子守恒，则生成二氧化硫的物质的量为：$\frac{0.005×2×3+0.01×2}{2}$=0.025mol，所以生成物中Fe₂O₃：SO₃：SO₂：N₂=2：3：5：1；所以根据原子守恒，摩尔盐受热分解的化学方程式为：4[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+3SO₃+5SO₂↑+N₂↑+6NH₃↑+H₂O，故答案为：4[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Fe₂O₃+3SO₃+5SO₂↑+N₂↑+6NH₃↑+H₂O．

点评 本题考查了物质性质、物质分解产物的实验验证，注意检验实验设计应避免干扰验，试剂选择和反应现象的理解应用是解题关键，题目难度中等．