Question

1．无水硫酸亚铁是白色粉末，溶于水，水溶液为浅绿色，常见其七水合物（绿矾FeSO₄•7H₂O ），在潮湿空气中易氧化成难溶于水的棕黄色碱式硫酸铁Fe（OH）SO₄．主要用于净水、照相制版及治疗缺铁性贫血等．
某化学兴趣小组欲确定某FeSO₄•7H₂O样品加热后的产物，实验步骤如下：
①检查装置的气密性；②称取2.78g样品，置于B试管中；③打开活塞K，从C处通入某种气体；④关闭K，对试管B充分加热；⑤打开活塞K，从C处再通入该气体．

（1）E中产生白色沉淀，说明FeSO₄•7H₂O分解有SO₃生成．
（2）步骤③中从C处通入的气体作用为将装置中的空气全部赶出，并将FeSO₄•7H₂O的分解产物全部排出，该气体可以为C．
A．SO₂     B．Cl₂     C．N₂     D．NH₃
若不通入气体，则E中发生的副反应为2SO₂+O₂+2BaCl₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4HCl．
（3）甲同学将F中反应后溶液共100mL取出，用0.020mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液进行滴定，KMnO₄溶液应盛装在酸式滴定管中．滴定过程中反应的离子方程式为：2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O；滴定完毕，三次实验记录KMnO₄标准溶液的读数如下：

滴定次数实验数据	1	2	3
V（样品）/mL	20.00	20.00	20.00
V（KMnO4）/mL（初读数）	1.50	0.20	0.00
V（KMnO4）/mL（终读数）	19.85	20.22	19.98

通过计算，甲同学认为B中的固体产物化学式为Fe₂O₃．
（4）设计实验证明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解：取少量FeSO₄•7H₂O水溶液于试管中，先加Fe粉，再滴入几滴石蕊试液，试管中溶液微红，然后加热试管中的溶液，若溶液红色加深，则说明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解．

Answer 1

分析 在潮湿空气中易氧化成难溶于水的棕黄色碱式硫酸铁Fe（OH）SO₄，装置分析实验过程：
①检查装置的气密性；
②称取2.78g样品，置于B试管中；
③打开活塞K，从C处通入某种气体应是惰性气体赶出装置中的空气，避免空气中氧气干扰产物检验；
④关闭K，对试管B充分加热使FeSO₄•7H₂O分解；
⑤打开活塞K，从C处再通入惰性气体使生成的气体全部赶到后续装置中检验吸收；
装置分析在B中加热分解硫酸亚铁晶体，D装置避免倒吸起到安全瓶的作用，生成的气体铜鼓装置E检验是否有三氧化硫气体生成，通过装置F中碳酸氢钠溶液检验吸收生成二氧化硫气体，F中生成亚硫酸钠，最后剩余气体需要氢氧化钠溶液吸收防止污染空气，
（1）E中生成沉淀说明是生成硫酸钡沉淀，证明硫酸亚铁晶体分解产物中生成了三氧化硫；
（2）步骤③中从C处通入的气体作用为开始是排净装置中空气，最后是把生成气体全部赶到后面的装置吸收检验；气体不能干扰气体的检验，所以是氮气，不通入生成的二氧化硫气体、氧气在氯化钡溶液中会反应生成硫酸钡沉淀；
（3）甲同学将F中反应后溶液共100mL取出，用0.020mol•L^-1的酸性KMnO₄溶液进行滴定，高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化橡胶管，需要盛装在酸式滴定管，滴定过程中发生的反应是高锰酸钾氧化亚硫酸钠生成硫酸钠、硫酸锰和水，分析图表中的数据可知，第一次测定结果误差大舍去，依据第二次和第三次测定结果计算平均消耗高锰酸钾溶液体积，结合化学方程式计算生成二氧化硫物质的量，利用氧化还原反应电子守恒计算铁元素化合价变化的价态判断生成固体成分；
（4）设计实验证明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解，需要避免铁离子的干扰，晶体溶解形成的溶液中先加入铁粉，防止亚铁离子被氧化，滴入石蕊试液变红色，加热溶液红色变深证明是亚铁离子发生水解溶液显酸性．

解答 解：在潮湿空气中易氧化成难溶于水的棕黄色碱式硫酸铁Fe（OH）SO₄，装置分析实验过程，故答案为：Fe（OH）SO₄：
装置分析在B中加热分解硫酸亚铁晶体，D装置避免倒吸起到安全瓶的作用，生成的气体铜鼓装置E检验是否有三氧化硫气体生成，通过装置F中碳酸氢钠溶液检验吸收生成二氧化硫气体，F中生成亚硫酸钠，最后剩余气体需要氢氧化钠溶液吸收防止污染空气，
（1）E中生成沉淀说明是生成硫酸钡沉淀，证明硫酸亚铁晶体分解产物中生成了三氧化硫，SO₃+H₂O+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl
故答案为：SO₃；
（2）步骤③中从C处通入的气体作用为开始是排净装置中空气，最后是把生成气体全部赶到后面的装置吸收检验，步骤③中从C处通入的气体作用为将装置中的空气全部赶出，并将FeSO₄•7H₂O的分解产物全部排出，通入的气体不能干扰气体的检验，选项中A．SO₂ B．Cl₂ D．NH₃，都会干扰产物的验证，选C．N₂，所以是氮气，不通入E中发生的副反应为，生成的二氧化硫气体、氧气在氯化钡溶液中会反应生成硫酸钡沉淀，化学方程式为：2SO₂+O₂+2BaCl₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4HCl，
故答案为；将装置中的空气全部赶出，并将FeSO₄•7H₂O的分解产物全部排出；C；2SO₂+O₂+2BaCl₂+2H₂O=2BaSO₄↓+4HCl；
（3）高锰酸钾溶液具有强氧化性，能氧化橡胶管，需要盛装在酸式滴定管，滴定过程中发生的反应是高锰酸钾氧化亚硫酸钠生成硫酸钠、硫酸锰和水，反应的离子方程式为：2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O，分析图表中的数据可知，第一次测定结果误差大舍去，依据第二次和第三次测定结果计算平均消耗高锰酸钾溶液体积=$\frac{20.02+10.98}{2}$ml=20.00ml，结合化学方程式计算生成二氧化硫物质的量，
2MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5SO₄^2-+3H₂O，SO₂+2NaHCO₃=Na₂SO₃+2CO₂+H₂O，
5SO₂～5SO₃^2-～2MnO₄^-，
5             2
n            0.0200L×0.020mol•L^-1
n=0.001mol
100ml溶液中二氧化硫物质的量=0.1mol，FeSO₄～SO₂～2e^-，2Fe²⁺～2Fe³⁺～2e^-，所以电子守恒得到固体B为Fe₂O₃，
故答案为：酸式； 2 MnO₄^-+5SO₃^2-+6H⁺=2Mn²⁺+5 SO₄^2-+3H₂O； Fe₂O₃；
（4）设计实验证明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解，需要避免铁离子的干扰，晶体溶解形成的溶液中先加入铁粉，防止亚铁离子被氧化，滴入石蕊试液变红色，加热溶液红色变深证明是亚铁离子发生水解溶液显酸性，实验步骤为：取少量FeSO₄•7H₂O水溶液于试管中，先加Fe粉，再滴入几滴石蕊试液，试管中溶液微红，然后加热试管中的溶液，若溶液红色加深，则说明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解，
故答案为：取少量FeSO₄•7H₂O水溶液于试管中，先加Fe粉，再滴入几滴石蕊试液，试管中溶液微红，然后加热试管中的溶液，若溶液红色加深，则说明FeSO₄•7H₂O水溶液呈酸性的原因是Fe²⁺的水解；

点评 本题考查了物质组成的实验探究方法、过程分析判断、滴定实验的注意问题，主要是物质性质的理解应用，掌握基础是解题关键，题目难度中等．