Question

研究性学习小组对某硫酸亚铁晶体（FeSO₄?xH₂O）热分解研究，该小组同学称取a g硫酸亚铁晶体样品按图1高温加热，使其完全分解，对所得产物进行探究，并通过称量装置B质量测出x的值．

（1）检查整套装置气密性的操作及现象是

 

．
（2）装置B中硫酸铜粉末（足量）变蓝，质量增加12.6g，说明产物中有

 

，装置C中稀高锰酸钾溶液褪色，说明产物中还有

 

．
（3）实验中要持续通入氮气，否则测出的x值

 

（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．
（4）硫酸亚铁晶体完全分解后装置A中还有残留红棕色固体，已知分解还生成另一物质SO₃，写出FeSO₄分解的化学方程式：

 

．
（5）硫酸亚铁溶液敞口放在试剂瓶溶液会变黄，同时溶液中还有褐色沉淀，写出FeSO₄溶液变质的化学方程式：

 

．
（6）装置D中溶液为

 

，球形干燥管的作用

 

．
（7）某研究所利用热分析仪对硫酸亚铁晶体（FeSO₄?xH₂O）进行热分解，制成固体质量-分解温度的关系图如图2，根据图2中有关数据，可计算出FeSO₄?xH₂O中的x=

 

．

Answer 1

考点：性质实验方案的设计

专题：实验设计题

分析：（1）检查装置的气密性原理是根据装置内外的压强差形成水柱或气泡，据此解答；
（2）水遇硫酸铜粉末（足量）变蓝，二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色；
（3）实验中要持续通入氮气，把水蒸气全部赶出，否则测出的x会偏小；
（4）FeSO₄的分解后装置A中还有残留红棕色固体，即生成了氧化铁，又还生成另一物质SO₃，根据氧化还原反应，还应该有化合价减低的产物SO₂，配平即可；
（5）硫酸亚铁溶液敞口放在试剂瓶溶液会变黄是因为亚铁被氧化成三价铁离子，同时溶液中还有褐色沉淀，说明生成了氢氧化铁的沉淀，据此书写方程式；
（6）装置D主要是吸收产生的过多二氧化硫气体防止污染空气，球形干燥管的作用是：干燥气体的作用并防止氢氧化钠溶液倒吸；
（7）通过FeSO₄?xH₂O的化学式可知铁原子和水的个数比为1：2x，根据原子守恒计算；

解答： 解：（1）检查装置气密性是否良好，用止水夹夹住E，微热硬质玻璃管，若D中管口处产生气泡，冷却后导管内液面升高，说明装置气密性良好，
故答案为：用止水夹夹住E，微热硬质玻璃管，若D中管口处产生气泡，冷却后导管内液面升高，说明装置气密性良好；
（2）水遇硫酸铜粉末（足量）变蓝，二氧化硫能使高锰酸钾溶液褪色，故答案为：水；二氧化硫；
（3）实验中要持续通入氮气，把水蒸气全部赶出，否则测出的x会偏小，故答案为：偏小；
（4）FeSO₄的分解后装置A中还有残留红棕色固体，即生成了氧化铁，又还生成另一物质SO₃，根据氧化还原反应，还应该有化合价减低的产物SO₂，方程式为2FeSO₄

△   .

Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑，
故答案为：2FeSO₄

△   .

Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
（5）硫酸亚铁溶液敞口放在试剂瓶溶液会变黄是因为亚铁被氧化成三价铁离子，同时溶液中还有褐色沉淀，说明生成了氢氧化铁的沉淀，因此FeSO₄溶液变质的化学方程式12FeSO₄+3O₂+6H₂O═4Fe₂（SO₄）₃+↓4Fe（OH）₃↓，故答案为：12FeSO₄+3O₂+6H₂O═4Fe₂（SO₄）₃+4Fe（OH）₃↓；
（6）装置D主要是吸收产生的过多二氧化硫气体防止污染空气，故用氢氧化钠溶液，球形干燥管的作用是：干燥气体的作用并防止氢氧化钠溶液倒吸，故答案为：氢氧化钠溶液；防止氢氧化钠溶液倒吸；
（7）通过FeSO₄?xH₂O的化学式可知铁原子和水的个数比为1：2x，
Fe₂O₃～2xH₂O
160     36x
8g     12.6g
x=7
故答案为：7．

点评：本题主要考查了学生根据实验原理从资料中获得有效信息的能力、实验分析能力、根据化学式的计算能力等，难度较大．