Question

5．在无机化工中，硫酸亚铁铵[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂]是制取其它铁系化合物的原料，如制取氧化伯系颜料、磁性材料和黄血盐等．某化学兴趣小组设计如下实验方案，探究（NH₄）₂Fe（SO₄）₂完全分解的产物．
已知：①隔绝空气受热完全分解是氧化还原反应．
②98%浓硫酸能顺利吸收SO₃．
Ⅰ．甲同学根据以下流程探究分解的部分产物，试回答下列问题：

（1）B装置预期的现象是变蓝；C装置的作用可能是吸收NH₃或SO₃，D装置可以检验分解产物中是否含有SO₂．
（2）加热前先通一会儿N₂，再关闭气阀，其目的是排出装置内的空气．
Ⅱ．乙同学猜想（NH₄）₂Fe（SO₄）₂分解时可能生成了SO₃，为了验证他的猜想，小组同学又提供了如图装置，试回答下列问题：

（3）不能选择E和F装置的原因是都能吸收SO₃和SO₂．
（4）加热装置A与G、H连接并进行实验，请你提出需要改进的方案A、G之间增加防倒吸的装置．
（5）已知饱和SO₂水溶液中c（SO₃^2-）=6.0×10^-8 mol•L^-1，Ksp（BaSO₃）=5.4×10^-7．通过计算判断在1.0mol•L^-1的BaCl₂溶液中，通入足量纯净的SO₂能否生成BaSO₃沉淀？
（6）当G中出现大量白色沉淀时，并不能说明A中生成了SO₃，理由是NH₃和SO₂同时通入BaCl₂溶液中，能生成BaSO₃白色沉淀；为了进一步证明是否有SO₃生成，请你补充实验方案（不要求写具体的操作过程）取白色沉淀于试管中，滴加过量的稀盐酸，若白色沉淀不溶解或部分溶解，则有SO₃生成，若白色沉淀完全溶解，则没有SO₃生成．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）晶体分解生成的产物中含水蒸气，B装置中无水硫酸铜遇到水蒸气会反应生成硫酸铜晶体呈蓝色，C装置是浓硫酸用来吸收碱性气体氨气或生成的三氧化硫，便于装置D利用品红溶液检验二氧化硫的存在；
（2）加热前先通一会儿N₂，排净装置内的空气防止空气成分干扰气体检验；
Ⅱ．（3）生成产物制得三氧化硫、二氧化硫都是酸性氧化物和碱发生反应；
（4）生成的气体中含氨气、二氧化硫、三氧化硫等易溶于水的气体容易发生倒吸；
（5）根据溶液中Q与Ksp的关系分析；
（6）分解产物中当氨气和二氧化硫通入氯化钡溶液中互生成亚硫酸钡白色沉淀，检验三氧化硫可以检验生成的白色沉淀是否溶于盐酸；

解答 解：（1）晶体分解生成的产物中含水蒸气，无水硫酸铜遇到水蒸气会反应生成硫酸铜晶体呈蓝色，B装置中预期现象是白色硫酸铜变蓝色，C装置是浓硫酸用来吸收可能分解生成的碱性气体氨气或生成的三氧化硫，便于装置D利用品红溶液检验二氧化硫的存在，二氧化硫具有漂白性，可以使品红溶液褪色，
故答案为：变蓝，吸收NH₃或SO₃，SO₂；
（2）加热前先通一会儿N₂，再关闭气阀，其目的是利用氮气吧装置中空气全部赶出，防止空气中的水蒸气等干扰生成气体的检验，
故答案为：排出装置内的空气；
（3）不能选择E和F装置的原因是，装置中的氢氧化钡溶液是强碱溶液，碱石灰是氢氧化钠和氧化钙都可以和产物中的三氧化硫和二氧化硫气体，
故答案为：都能吸收SO₃和SO₂；
（4）加热装置A与G、H连接并进行实验，生成的气体中含氨气、二氧化硫、三氧化硫等易溶于水的气体容易发生倒吸，需要改进的方案是A、G之间增加防倒吸的装置，
故答案为：A、G之间增加防倒吸的装置；
（5）若溶液中c（Ba²⁺）=1 mol•L^-1，c（SO₃^2-）=6.0×10^-8mol•L^-1，其浓度积Q=c（Ba²⁺）×c（SO₃^2-）=1×6.0×10^-8=6.0×10^-8＜Ksp（BaSO₃）=5.48×10^-7，故不能析出BaSO₃沉淀，
答：Q=1.0×6.0×10^-8=6.0×10^-8＜Ksp（BaSO₃），所以不能生成BaSO₃沉淀；
（6）当G中出现大量白色沉淀时，并不能说明A中生成了SO₃，理由是NH₃和SO₂同时通入BaCl₂溶液中，能生成BaSO₃白色沉淀，为了进一步证明是否有SO₃生成，请你补充实验方案是：取白色沉淀于试管中，滴加过量的稀盐酸，若白色沉淀不溶解或部分溶解，则有SO₃生成，若白色沉淀完全溶解，则没有SO₃生成
故答案为：NH₃和SO₂同时通入BaCl₂溶液中，能生成BaSO₃白色沉淀，取白色沉淀于试管中，滴加过量的稀盐酸，若白色沉淀不溶解或部分溶解，则有SO₃生成，若白色沉淀完全溶解，则没有SO₃生成；

点评 本题考查物质分解产物的实验测定和实验检验方法分析判断，主要是气体性质、气体检验设计、溶度积应用等，侧重考查学生分析计算能力，需要学生具备扎实的基础与灵活应用能力，难度中等．