Question

16．化学实验装置的科学设计是实验是否取得预期效果的关键．请回答下列有关实验装置的相关问题：
I．图一中A为教材制备乙酸乙酯的实验装置，甲同学认为图一中B装置比A要好，则冷却水应从b口进入；乙同学认为图一中C装置效果更好，理由是既能冷凝回流又能及时分离出反应产生的水，有利于酯的生成．
Ⅱ．“摩尔盐”[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]是分析化学中的重要试剂．已知：摩尔盐隔绝空气加热至500℃时可完全分解．某学习小组欲探究其分解产物．
（1）[提出猜想]小组同学认为分解产物可能有以下几种情况：
A．Fe₂O₃ SO₂  NH₃  H₂O    B．FeO   SO₃ NH₃    H₂O
C．FeO   SO₂  NH₃  H₂O     D．Fe₂O₃ SO₃ SO₂ NH₃  H₂O
根据所学知识，可确定C不成立（填序号）
（2）[药品验纯]甲同学提出可以用湿润的红色石蕊试纸、稀盐酸和Ba（OH）₂溶液检验出“摩尔盐”中的三种离子；取一定量的“摩尔盐”配成溶液，取少量溶液置于试管中，向其中滴加硫氰化钾溶液，溶液不变红色（填试剂名称和实验现象），则“摩尔盐”未因氧化而变质．
（3）[实验探究]为检验分解产物，甲同学设计了如下实验装置．
①取一定量“摩尔盐”置于加热管A中，加热至分解完全后打开K，再通入N₂，目的是将分解产生的气体全部排到B、C装置中使其全部被吸收．
②实验中观察到A中固体逐渐变为红棕色，B、C中均产生白色沉淀．C中发生反应的离子方程式为SO₂+H₂O₂+Ba²⁺=Ba（SO₄）↓+2H⁺．
③实验验证取A中残留物少许加入稀硫酸溶解，再滴入KMnO₄稀溶液，不褪色证明产物不含FeO．
（4）[实验结论与反思]通过实验现象和认真反思，上述猜想中一定正确的是A．（填序号）

Answer 1

分析 I．图B装置进行酯化反应冷凝水下进上出；图C装置进行酯化反应效果更好，与冷凝与分离产物使平衡正向移动有关；
Ⅱ．（1）摩尔盐中N为-3价，Fe为+2价，S为+6价，根据产物中化合价分析；
（2）摩尔盐中含有的三种离子分别为亚铁离子、硫酸根和铵根，验证铵根需要氢氧根、验证硫酸根需要钡离子，依据所给试剂判断还需要氢氧化钡；亚铁离子若变质应生成铁离子，铁离子遇KSCN变红色，据此解答即可；
（3）①A中固体充分加热较长时间后，通入氮气目的是使分解生成的气体在BC装置中完全吸收；
②C中有白色沉淀生成，是因为SO₂被双氧水氧化成SO₄^2-，SO₄^2-再与Ba²⁺结合成沉淀BaSO₄；
③高锰酸钾具有氧化性，亚铁离子具有还原性，高锰酸钾溶液不褪色，说明不含有亚铁离子，据此解答即可；
（4）分析（3）中实验②③得出，分解产物中一定含有SO₂，一定不含有FeO，据此解答即可．

解答 解：Ⅰ．冷凝管的作用是冷凝，使气体液化回流，为增加冷凝效果，冷水从下口进入，上口放出；图C装置进行酯化反应效果更好，是因装置C中既能冷凝回流又能及时分离出反应生成的水，有利于酯的生成，故答案为：b；既能冷凝回流又能及时分离出反应生成的水，有利于酯的生成；
Ⅱ．（1）摩尔盐中N为-3价，Fe为+2价，S为+6价，
A．Fe₂O₃、SO₂、NH₃、H₂O 反应时Fe元素的化合价升高，S元素化合价降低，符合氧化还原反应规律，故A正确；
B．FeO、NH₃、SO₃、H₂O，反应时没有元素化合价的变化，只是发生分解反应，故B正确；
C．FeO、SO₂、NH₃、H₂O反应时只有S元素的化合价降低，不符合氧化还原反应规律，故C错误；
D．Fe₂O₃、NH₃、SO₂、SO₃、H₂O反应时，Fe的化合价升高，S的化合价降低，符合氧化还原反应规律，故D正确．故答案为：C；
（2）摩尔盐中含有的三种离子分别为亚铁离子、硫酸根和铵根，验证铵根需要氢氧根、验证硫酸根需要钡离子，依据所给试剂判断还需要氢氧化钡；亚铁离子若变质应生成铁离子，铁离子遇KSCN变红色，若不变红色，说明未被氧化，故答案为：Ba（OH）₂；硫氰化钾溶液，溶液不变红色；
（3）①A中固体充分加热较长时间后，产生气体有一部分残留在装置中，通入氮气可以使分解生成的气体在B、C装置中完全吸收；故答案为：使分解产生的气体在B、C中被吸收充分；
②C中有白色沉淀生成，是因为SO₂被双氧水氧化成SO₄^2-，SO₄^2-再与Ba²⁺结合成沉淀BaSO₄则C中发生的反应为SO₂+H₂O₂+Ba²⁺=BaSO₄↓+2H⁺；故答案为：SO₂+H₂O₂+Ba²⁺=BaSO₄↓+2H⁺；
③实验验证取A中残留物少许加入稀硫酸溶解，再滴入KMnO₄稀溶液，不褪色证明产物不含有还原性的物质，即不含有FeO，故答案为：FeO；
（4）分析（3）中实验②③得出，分解产物中一定含有SO₂，一定不含有FeO，即推断D一定正确，故选D．

点评 本题考查了物质性质的实验探究和实验设计，题目涉及氧化还原反应、离子方程式的书写、离子检验、实验基本操作等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力，题目难度中等．