Question

聚合硫酸铁（SPFS）是一种新型的饮用水处理剂和城市污水净化剂，其化学组成可表示为[Fe₂（OH）_n（SO₄）3-

n

2

]_m．某研究小组将聚合硫酸铁在一定条件下加热完全分解，对所得气体产物和固体产物进行实验探究．请利用实验室常用仪器、用品和以下试剂完成验证和探究过程（已知SO₃的熔点为16.8℃）．
试剂：1.0mol?L^-1的盐酸、1.0mol?L^-1的KMnO₄溶液、0.1mol?L^-1的BaCl₂溶液、20%的KSCN溶液、品红溶液、蒸馏水、冰水．
（1）聚合硫酸铁中铁元素的化合价是

 

．
（2）固体产物成分的探究
实验设计

实验步骤	现象
步骤1：取适量的固体产物于试管中，加入足量1.0mol?L-1的盐酸，充分振荡使固体完全溶解	固体溶解，没有观察到气泡，溶液呈黄色
步骤2：取少量步骤1所得溶液于试管中，加入适量20%的KSCN溶液，振荡	溶液呈血红色
步骤3：另取少量步骤1所得溶液于试管中，滴入少量1.0mol?L-1的KMnO4溶液，振荡	KMnO4的紫红色不褪去

思考与判断
根据上面的信息，可以确定固体产物的成分是

 

；步骤1中发生反应的离子方程式为

 

．
（3）气体产物成分的探究（不考虑水蒸气）
提出假设
假设1：所得气体的成分是SO₃；
假设2：所得气体的成分是SO₂、O₂；
假设3：所得气体的成分是

 

．
设计实验方案，验证假设
按下表的实验步骤写出预期现象与结论．

实验操作	预期现象与结论
步骤1：将少量气体产物通入盛有适量品红溶液的试管中，观察溶液的颜色变化，然后加热再观察溶液的颜色变化	①若   ，则   成立 ②若   ，则   成立
步骤2：将气体产物缓缓通过浸在冰水中的U形管（如图），然后在U形管中加入适量0.1mol?L-1的BaCl2溶液，充分振荡	结合上述步骤1的有关结论   （填①或②） ①若   ，则   成立 ②若   ，则   成立

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：常规题型

分析：（1）根据元素化合价的代数和为零得2x-n-2（3-

n

2

）=0，x=+3价；
（2）根据现象取少量步骤1所得溶液于试管中，加入适量20%的KSCN溶液呈血红色，滴入少量1.0mol?L^-1的KMnO₄溶液，KMnO₄的紫红色不褪去，说明该溶液含三价铁不含二价铁，实验该固体为Fe₂O₃，和H⁺反应的离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（3）假设的三种情况是①SO₃，②SO₂、O₂，③SO₃、SO₂、O₂．若假设②③成立，若把气体通入到品红溶液中，品红褪色，则假设②、③成立；若品红不褪色，则假设①成立，根据步骤2中，生成白色沉淀，则假设③成立，若无白色沉淀，则假设②成立．

解答： 解：（1）根据元素化合价的代数和为零得2x-n-2（3-

n

2

）=0，x=+3价，故答案为：+3；
（2）根据现象取少量步骤1所得溶液于试管中，加入适量20%的KSCN溶液呈血红色，滴入少量1.0mol?L^-1的KMnO₄溶液，KMnO₄的紫红色不褪去，说明该溶液含三价铁不含二价铁，实验该固体为Fe₂O₃，和H⁺反应的离子方程式为Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O，故答案为：Fe₂O₃；Fe₂O₃+6H⁺═2Fe³⁺+3H₂O；
（3）假设的三种情况是①SO₃，②SO₂、O₂，③SO₃、SO₂、O₂．若假设②③成立，若把气体通入到品红溶液中，品红褪色，加热后又恢复红色，则假设2、3成立；若品红不褪色，则假设1成立；根据步骤2中，因为SO₂与BaCl₂溶液不反应，而SO₃与BaCl₂溶液反应生成硫酸钡的白色沉淀，所以若生成白色沉淀，则假设3成立，若无白色沉淀，则假设2成立，故答案为：SO₃、SO₂、O₂；

预期现象与结论

①若 品红溶液不褪色，则 假设1成立 ②若 品红溶液褪色，加热后又恢复红色，则 假设2或3成立

结合步骤1中的 ② ①若 无白色沉淀生成，则 假设2成立 ②若 有白色沉淀生成，则 假设3成立

点评：本题属于实验探究题，考查知识较为基本，但本题得分不高，主要原因是化学用语不规范，现象回答不准确，漏写关键点造成的，平时应该建立纠错笔记，加强规范化训练．