Question

17．8.34gFeSO₄•7H₂O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如图1所示．

请回答下列问题：
（1）试确定200℃时固体物质N的化学式：FeSO₄•H₂O．
（2）取适量380℃时所得的样品P，隔绝空气加热至650℃，得到一种固体物质Q，同时有两种无色气体生成，写出该反应的化学方程式2FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．
（3）某兴趣小组用如图2所示装置设计实验，验证（2）中生成的气态物质，并测定已分解的P的质量（不考虑装置内空气的影响）．
①试剂X的名称是品红溶液或溴水或酸性KMnO₄溶液．
②按气流方向连接各仪器，用字母表示接口的连接顺序：c→a→b→f→e→d．
③充分反应后，利用装置III中圆底烧瓶内混合物测定已分解的P的质量，其操作步骤为：
第一步：向圆底烧瓶中逐滴加入氯化钡溶液，直至沉淀完全；
第二步：过滤混合物，在过滤器上将沉淀洗净后，烘干并冷却至室温，称重．
第三步：继续烘干、冷却并称量直至连续两次称量的质量差不超过0.1g为止．
若最终得到沉淀的质量为Wg，则已分解的P的质量$\frac{w×152×2}{233}$g （用含W的算式表示即可）．

Answer 1

分析 （1）依据图象数据分析，在200℃时固体质量变为5.10g，绿矾加热失去结晶水，质量减小，设失去结晶水x个，则8.34g FeS0₄•7H₂0样品物质的量=$\frac{8.34g}{278g/mol}$=0.03mol，结合绿矾加热失去结晶水质量变化计算；
（2）依据隔绝空气加热至650℃，得到一种红棕色的物质Q，同时有两种无色气体生成且两种气体的组成元素相同，摩尔质量相差16判断生成产物为氧化铁，二氧化硫，三氧化硫．原子守恒配平化学方程式；
（3）①剩余的二氧化硫污染空气需要吸收；
②依据分解产物中的气体为二氧化硫和三氧化硫，三氧化硫沸点较低冷却后变为液体，二氧化硫可以利用其还原性、漂白性选择试剂验证；
③装置Ⅲ中圆底烧瓶内是三氧化硫，加入氯化钡全部反应生成硫酸钡沉淀，根据沉淀质量计算物质的量，结合化学方程式计算分解的硫酸亚铁质量．

解答 解：（1）依据图象分析在200℃时固体质量变为5.10g，绿矾加热失去结晶水，质量减小，设失去结晶水x个，则8.34g FeS0₄•7H₂0样品物质的量=$\frac{8.34g}{278g/mol}$=0.03mol，
FeSO₄•7H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeSO₄•（7-x）H₂O+xH₂O
0.03mol                       0.03xmol
依据加热分解减少的是水的质量列式：0.03xmol×18g/mol=8.34g-5.10g=3.24g
x=6
所以加热到78℃时固体为FeSO₄•H₂O，
故答案为：FeSO₄•H₂O；
（2）晶体全部失去结晶水得到固体质量为8.34g-0.03mol×7×18g/mol=4.56g；对应温度为633°C；取适量380℃时所得的样品P，隔绝空气加热至650℃，结晶水乙全部失去，硫酸亚铁受热分解得到一种红棕色的物质Q判断为Fe₂O₃，同时有两种无色气体生成且两种气体的组成元素相同，摩尔质量相差16，判断为SO₂，SO₃，所以反应的化学方程式为：2FeSO₄ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
故答案为：2FeSO₄ $\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
（3）①试剂X的名称可以是利用二氧化硫的漂白性选择品红溶液验证，也可以选择溴水或高锰酸钾溶液利用氧化性氧化二氧化硫反应褪色验证；
故答案为：品红溶液或溴水或酸性KMnO₄溶液；
②中生成的气态物质为二氧化硫和三氧化硫气体，三氧化硫沸点较低冷却后变为液体，二氧化硫可以利用其还原性、漂白性选择试剂验证，剩余的二氧化硫污染空气需要吸收；装置连接顺序为：c→a→b→f→e→d，
故答案为：a→b→f→e→d；
③第一步：向圆底烧瓶中逐滴加入氯化钡溶液，直至沉淀完全；第二步：过滤混合物，在过滤器上将沉淀洗净后，烘干并冷却至室温，称重．第三步：继续烘干、冷却并称量直至连续两次称量的质量差不超过0.1g为止．若最终得到沉淀的质量为W g，沉淀为硫酸钡，依据硫元素守恒结合化学方程式定量关系可知，
2FeSO₄～SO₃～BaSO₄
2             1
n（FeSO₄）   $\frac{wg}{233g/mol}$
已分解的硫酸亚铁质量为 $\frac{wg}{233g/mol}$×2×152g/mol=$\frac{w×152×2}{233}$g，
故答案为：$\frac{w×152×2}{233}$g．

点评 本题考查了图象分析计算，实验验证的装置连接原理，二氧化硫性质的应用，注意实验过程分析判断，掌握物质性质和数据分析是解题关键，题目难度较大．