某化学研究小组利用如图装置探究FeSO4分解后的产物．查阅资料得知:SO3溶于水会形成大量的酸雾.工业上通常用浓硫酸做为SO3吸收剂．实验步骤:按图组装好仪器并检查装置的气密性.准确称取m g FeSO4固体置于硬质玻璃管中.将E中的导管撤出水槽.打开活塞K.通入一段时间的N2.关闭活塞K．加热A中的玻璃管一段时间后.将E中导管置于水槽� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

20．某化学研究小组利用如图装置探究FeSO₄分解后的产物．

查阅资料得知：SO₃溶于水会形成大量的酸雾，工业上通常用浓硫酸做为SO₃吸收剂．
实验步骤：按图组装好仪器（已省略夹持仪器）并检查装置的气密性，准确称取m g FeSO₄固体置于硬质玻璃管中，将E中的导管撤出水槽，打开活塞K，通入一段时间的N₂，关闭活塞K．加热A中的玻璃管一段时间后，将E中导管置于水槽集气瓶口收集产生的气体，用带火星的木条检验E中所收集的气体，带火星的木条能够复燃．待A中固体不再分解后，停止加热，打开K，缓慢通入氮气至玻璃管冷却，得到红棕色粉末．请回答下列问题：
（1）B中浓硫酸的作用是吸收分解产生的SO₃；
（2）实验前通入一段时间N₂，目的是排尽装置中的空气；FeSO₄完全分解后，还需要通入一段时间N₂，原因是将装置内残留的气体排入吸收装置，使其完全被吸收；
（3）实验过程中发现C中溶液颜色变浅，D中无明显变化．写出C中发生反应的离子方程式5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；

实验	滴定管开始读数	滴定终点读数
1	0	19.98
2	0.10	20.12
3	0	20.16

（4）若C中原先加入了20mL 1.00mol/L的KMnO₄溶液，为了确定FeSO₄分解的化学方程式，某同学进行了如下实验：
I、称量B装置在实验前后增重0.80g；
II、将实验后C中的溶液全部转移至100mL容量瓶中，并加水稀释至刻度线；
III、准确量取20.00mL溶液至锥形瓶中，加入足量稀硫酸酸化，用0.20mol/L标准H₂C₂O₄溶液滴定至终点；
IV、重复实验3次，记录数据如表
①滴定至终点的现象溶液由紫红色变为无色且半分钟不恢复成紫红色；
②FeSO₄分解的化学方程式为8FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₂O₃+2SO₃↑+6SO₂↑+O₂↑；
（5）请设计一个实验来检验A中的FeSO₄是否完全分解将废液后的固体转移到小烧杯中，加入少量水搅拌过滤，取少量滤液于试管中，加入几滴K3[Fe（CN）6]溶液，若产生特征蓝色沉淀，说明硫酸亚铁未全部分解，反之则分解完全．

分析按图组装好仪器（已省略夹持仪器）并检查装置的气密性，准确称取m gFeSO₄固体置于硬质玻璃管中，将E中的导管撤出水槽，打开活塞K，通入一段时间的N₂，关闭活塞K．加热A中的玻璃管一段时间后，将E中导管置于水槽集气瓶口收集产生的气体，用带火星的木条检验E中所收集的气体，带火星的木条能够复燃．证明生成氧气，待A中固体不再分解后，停止加热，打开K，缓慢通入氮气至玻璃管冷却，得到红棕色粉末说明分解产物中生成氧化铁，则硫元素化合价一定有降低的生成SO₂，依据原子守恒和电子守恒分析判断生成产物中还应生成三氧化硫，气体通过装置B中浓硫酸吸收三氧化硫，装置C中高锰酸钾溶液吸收二氧化硫，装置D中品红溶液是验证二氧化硫是否除净的装置，最后装置E收集素材的氧气进行检验，
（1）B中浓硫酸的作用吸收分解产生的SO₃：
（2）装置内空气会影响测定结果，需要通入氮气排精空气，通入一段时间N₂的原因是将装置内残留的气体排入吸收装置完全吸收；
（3）实验过程中发现C中溶液颜色变浅，D中无明显变化说明出二氧化硫被高锰酸钾溶液全部吸收发生氧化还原反应；
（4）①高锰酸钾溶液呈紫红色，滴入草酸发生氧化还原反应，反应终点可以依据高锰酸钾溶液颜色判断；
3组实验数据误差较大舍去，依据1、2组消耗溶液体积=$\frac{19.98+20.12-0.1}{2}$=20ml，n（H₂C₂O₄）=0.20mol/L×0.020L=0.004mol，
2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
2              5
n           0.040mol
n=0.0016mol，
装置C中共有剩余高锰酸钾物质的量=0.0016mol×$\frac{100}{20}$=0.008mol，与二氧化硫反应的高锰酸钾物质的量=0.020L×1.00mol/L-0.008mol=0.012mol，
5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
5              2
n（SO₂） 0.012mol
n（SO₂）=0.03mol
称量B装置在实验前后增重0.80g为三氧化硫n（SO₃）=$\frac{0.80g}{80g/mol}$=0.01mol
硫元素降低生成二氧化硫电子转移0.03mol×2=0.06mol，
原子守恒得到反应的FeSO₄共0.03mol+0.01mol=0.04mol，
2FeSO₄～Fe₂O₃～2e-
2 1 2
0.04mol 0.02mol 0.04mol
FeSO₄～O₂～4e-
1                     4
0.005mol   0.02mol
反应中FeSO₄：Fe₂O₃：SO_3：SO_2：O₂=0.04：0.002：0.01：0.012：0.005=8：4：2：6：1，
据此书写化学方程式；
（5）检验固体中是否有未分解的硫酸亚铁，设计实验检验剩余固体中是否含亚铁离子，加入几滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，若产生特征蓝色沉淀证明含亚铁离子．

解答解：（1）探究FeSO₄分解后的产物依据分析可知，分解产物中有氧气、氧化铁生成，结合氧化还原反应氧元素、铁元素化合价升高，则硫元素化合价降低生成二氧化硫，原子守恒可得到同时会生成三氧化硫，所以B中浓硫酸的作用吸收分解产生的SO₃，
故答案为：吸收分解产生的SO₃；
（2）实验前通入一段时间N₂，目的是排尽装置中的空气，FeSO₄完全分解后，还需要通入一段时间N₂，原因是：将装置内残留的气体排入吸收装置，使其完全被吸收，
故答案为：排尽装置中的空气；将装置内残留的气体排入吸收装置，使其完全被吸收；
（3）实验过程中发现C中溶液颜色变浅，D中无明显变化说明出二氧化硫被高锰酸钾溶液全部吸收，反应的离子方程式为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
故答案为：5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺；
（4）准确量取20.00mL溶液至锥形瓶中，加入足量稀硫酸酸化，用0.20mol/L标准H₂C₂O₄溶液滴定至终点，是滴定装置C中剩余高锰酸钾，
①高锰酸钾溶液呈紫红色，滴入草酸发生氧化还原反应，反应终点可以依据高锰酸钾溶液颜色判断，滴入最后一滴溶液紫红色变化为无色且半分钟无变化证明反应达到终点，
故答案为：溶液由紫红色变为无色且半分钟不恢复成紫红色；
②3组实验数据误差较大舍去，依据1、2组消耗溶液体积=$\frac{19.98+20.12-0.1}{2}$=20ml，n（H₂C₂O₄）=0.20mol/L×0.020L=0.004mol，
2KMnO₄+5H₂C₂O₄+3H₂SO₄═K₂SO₄+2MnSO₄+10CO₂↑+8H₂O
2                 5
n              0.040mol
n=0.0016mol，
装置C中共有剩余高锰酸钾物质的量=0.0016mol×$\frac{100}{20}$=0.008mol，与二氧化硫反应的高锰酸钾物质的量=0.020L×1.00mol/L-0.008mol=0.012mol，
5SO₂+2MnO₄^-+2H₂O=5SO₄^2-+2Mn²⁺+4H⁺，
5              2
n（SO₂） 0.012mol
n（SO₂）=0.03mol
称量B装置在实验前后增重0.80g为三氧化硫n（SO₃）=$\frac{0.80g}{80g/mol}$=0.01mol
硫元素降低生成二氧化硫电子转移0.03mol×2=0.06mol，
原子守恒得到反应的FeSO₄共0.03mol+0.01mol=0.04mol，
2FeSO₄～Fe₂O₃～2e-
2            1             2
0.04mol   0.02mol   0.04mol
FeSO₄～O₂～4e-
1
0.005mol           0.02mol
反应中FeSO₄：Fe₂O₃：SO_3：SO_2：O₂=0.04：0.002：0.01：0.012：0.005=8：4：2：6：1
反应的化学方程式为：8FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₂O₃+2SO₃↑+6SO₂↑+O₂↑，
故答案为：8FeSO₄$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe₂O₃+2SO₃↑+6SO₂↑+O₂↑；
（5）检验固体中是否有未分解的硫酸亚铁，设计实验检验剩余固体中是否含亚铁离子，结合亚铁离子的特征检验试剂和反应现象设计，具体步骤为：将废液后的固体转移到小烧杯中，加入少量水搅拌过滤，取少量滤液于试管中，加入几滴K₃[Fe（CN）₆]溶液，若产生特征蓝色沉淀，说明硫酸亚铁未全部分解，反之则分解完全，
故答案为：将废液后的固体转移到小烧杯中，加入少量水搅拌过滤，取少量滤液于试管中，加入几滴K3[Fe（CN）6]溶液，若产生特征蓝色沉淀，说明硫酸亚铁未全部分解，反之则分解完全．

点评本题考查了反应产物的分析判断、实验过程中反应现象和测定方法、滴定实验基本操作和计算，主要是氧化还原反应电子守恒的计算和配合化学方程式，掌握基础是解题关键，题目难度中等．

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