Question

【题目】绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：

(1)如何用实验证明绿矾中的铁是二价铁而不是三价铁_______。

(2)为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为m2g。按如图连接好装置进行实验。

①仪器B的名称是________。

②将下列实验操作步骤正确排序_______（填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3g。

a.点燃酒精灯，加热 b.打开K1和K2，缓缓通入N2 c.关闭K1和K2

d.熄灭酒精灯 e.称量A f.冷却到室温

③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=_______(列式表示)。若实验时按a、b次序操作，则使x_______（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。

(3)为探究硫酸亚铁的分解产物，将(2)中已恒重的装置A接入如图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。

①C中的溶液为BaCl2，其作用是______。D溶液为______，D中可观察到的现象为_______。

②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式________。

③有同学认为该实验装置存在一定缺陷，请你谈谈完善该试验装置的措施____。

Answer 1

【答案】在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中滴加氯水，溶液变红。可以证明样绿矾中的铁是二价铁而不是三价铁 干燥管 badfce 偏小 检验生成了SO3 品红溶液 品红溶液褪色 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 加一个装有氢氧化钠溶液的尾气处理装置

【解析】

(1)亚铁离子不能与KSCN溶液变为红色，铁离子与KSCN溶液变为血红色；

(2)①根据仪器的图形可判断仪器名称；

②实验时，为避免亚铁被氧化，应先通入氮气，再点燃酒精灯，待物质完全分解后熄灭酒精灯，再冷却至室温，冷却时注意关闭开关，冷却至室温后再称量固体质量的变化；

③直至A恒重，记为m3g，应为FeSO4和装置的质量，则m(FeSO4)=(m3-m1)。m(H2O)=(m2-m3)，以此计算n(H2O)、n(FeSO4)，结晶水的数目等于，若实验时按a、d次序操作，会导致硫酸亚铁被氧化；

(3)硫酸亚铁高温分解可生成Fe2O3、SO3、SO2，C为氯化钡，用于检验SO3，D为品红，可用于检验SO2，SO3、SO2都是大气污染物，应该有尾气处理装置。

(1)证明绿矾中的铁是二价铁而不是三价铁的方法是在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，然后滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化，说明溶液中无Fe3+，然后再向试管中滴加氯水，溶液变红就证明滴加氯水后反应产生了Fe3+，从而可以证明样绿矾中的铁是二价铁而不是三价铁；

(2)①由仪器的图形可知B为干燥管；

②实验时，为避免亚铁被氧化，应先打开K1和K2，缓缓通入N2，排出装置中的空气，防止空气中水蒸气的干扰，然后点燃酒精灯，使绿矾发生分解反应，待物质完全分解后，熄灭酒精灯，冷却至室温，关闭K1和K2，再称量固体质量的变化，则正确的顺序为badfce；

③直至A恒重，记为m3 g，应为FeSO4和装置的质量，则m(FeSO4)=(m3-m1)，m(H2O)=(m2-m3)，则n(H2O)=；n(FeSO4)=，故结晶水的数目等于n==；

若实验时按a、d次序操作，会导致硫酸亚铁被氧化，则导致固体质量偏大，测定结果偏小；

(3)①实验后反应管中残留固体为红色粉末，说明FeSO4分解生成Fe2O3，反应中Fe元素化合价升高，则S元素化合价应降低，则一定生成SO2，可知硫酸亚铁高温分解可生成Fe2O3、SO3、SO2，C为氯化钡溶液，用于检验SO3，SO3溶于水反应产生H2SO4，H2SO4与BaCl2溶液反应产生BaSO4白色沉淀，D为品红溶液，可用于检验SO2，观察到品红溶液褪色；

②硫酸亚铁高温分解可生成Fe2O3、SO3、SO2，共用电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式为2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑；

③该反应分解产生的SO3、SO2都是大气污染物，因此该实验装置存在一定缺陷，完善该试验装置的措施是在装置D后面加一个装有氢氧化钠溶液的尾气处理装置，就可以吸收SO3、SO2，避免产生的污染。