Question

1．硫酸亚铁晶体（ FeSO₄•7H₂O）俗称绿矾，加热至高温会发生分解，为确定绿矾分解产生的非金属氧化物，进行如下探究．
（1）假设1：非金属氧化物为SO₂；
假设2：非金属氧化物为SO₃；
假设3：非金属氧化物SO₂、SO₃．
（2）现设计如图所示实验装置（图中铁架台略去），检验绿矾的分解产物．

按上述装置进行实验，同学们观察到如下现象：

装置	现象	结论
A	固体呈红棕色，将其放入足量稀盐酸，固体全部溶解，得到黄色溶液
B	无水硫酸铜变蓝
C	高锰酸钾溶液褪色

（3）结合实验现象，理论上分析可知绿矾分解还生成另一物质SO₃．其理论依据是每两个FeSO₄分解生成1个Fe₂O₃后剩余S、O原子个数比为2：5不等于1：2，若只生成Fe₂O₃和SO₂，S和O之比为1：3.5，元素不守恒，故可通过理论分析得出：绿矾分解还生成另一物质SO₃．
（4）为证明反应产生了SO₃，应在B、C之间补充一个装置，请你在下表中画出实验装置图（气流方向：左一右），注明药品的名称[可供选择的药品有1mol/L NaOH溶液、0.5mol/L BaCl₂溶液、0.5mol/L Ba（NO₃）₂溶液]．
装置示意图现象结论瓶内为0.5mol/L的BaC1₂溶液，有白色沉淀生成说明分解产物SO₃
（5）根据上述实验，写出绿矾高温分解的化学方程式2FeSO₄•7H₂O $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+14H₂O．

Answer 1

分析 （1）猜想1：非金属氧化物为SO₂
猜想2：非金属氧化物SO₃
猜想3：非金属氧化物SO₂、SO₃
（2）固体呈红棕色，生成了氧化铁，无水硫酸铜白色粉末遇水变蓝，二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色；
（3）运用质量守恒定律，硫酸亚铁晶体加热会失去结晶水，高温会继续分解产生金属氧化物和非金属氧化物，三氧化二铁是红棕色固体，能和稀盐酸反应生成可溶性的黄色物质来解答此题；
（4）据硫酸根离子的检验，瓶中物质应为氯化钡溶液；
（5）绿矾高温分解生成氧化铁，二氧化硫，三氧化硫和水，结合原子守恒和电子守恒配平书写．

解答 解：（1）依据硫元素化合价变化结合电子守恒分析，
猜想1：非金属氧化 物为SO₂
猜想2：非金属氧化物SO₃
猜想3：非金属氧化物SO₂、SO₃
故答案为：非金属氧化物SO₂、SO₃；
（2）固体呈红棕色，生成了氧化铁，将其放入足量稀盐酸，固体全部溶解，得到黄色溶液为氯化铁溶液，据无水硫酸铜白色粉末遇水变蓝，二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色，可否认猜想中的2，得到结论为：分解产生H₂O、Fe₂O₃、SO₂，
故答案为：分解产生H₂O、Fe₂O₃、SO₂；
（3）根据质量守恒定律，化学反应前后元素原子的种类个数不变，因每两个FeSO₄分解生成1个Fe₂O₃后剩余S、O原子个数比为2：5不等于1：2，若只生成Fe₂O₃和SO₂，S和O之比为1：3.5，元素不守恒，故可通过理论分析得出：绿矾分解还生成另一物质SO₃，
故答案为：每两个FeSO₄分解生成1个Fe₂O₃后剩余S、O原子个数比为2：5不等于1：2，若只生成Fe₂O₃和SO₂，S和O之比为1：3.5，元素不守恒，故可通过理论分析得出：绿矾分解还生成另一物质SO₃；
（4）虚线方框装置中BaC1₂溶液的作用是为了检验分解产物中是否有SO₃气体生成，若含有该气体，会生成硫酸钡白色沉淀，观察到的观象为溶液变浑浊，
装置图为：瓶内为0.5mol/L的BaC1₂溶液，
故答案为：瓶内为0.5mol/L的BaC1₂溶液，有白色沉淀生成；
（5）绿矾高温分解生成氧化铁，二氧化硫，三氧化硫和水，结合原子守恒和电子守恒配平书写得到化学方程式为：2FeSO₄•7H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+14H₂O，
故答案为：2FeSO₄•7H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+14H₂O．

点评 本题考查了物质存在和性质的实验探究方法和实验设计判断，氧化还原反应和盐类水解的分析应用是解题关键．