Question

【題目】硫酸亞鐵是重要的亞鐵鹽，在農業上用作農藥，主要治小麥黑穗病，還可以用作除草劑；在工業上用于染色、制造藍黑墨水和木材防腐等。

（1）新制的綠礬（FeSO4·7H2O）是淺綠色的，但在空氣中極易變成黃色或鐵銹色的堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]，寫出該反應的化學方程式：______。

（2）已知FeSO4在不同條件下分解得到產物不同，可能是FeO和SO3，也可能是Fe2O3、SO3和SO2；SO3熔點是16.8℃，沸點是44.8℃。

某研究性學習小組擬用下列裝置進行實驗探究“在加熱條件下FeSO4的分解產物”。

上述裝置Ⅲ和Ⅳ用來檢驗氣體產物。試回答下列問題：

①Ⅱ裝置燒杯中水的溫度應控制在___（選填“0℃、25℃、50℃”），裝置Ⅱ的作用是___________。

②裝置Ⅲ中的試劑可以是________（選填序號，下同），現象是 ，則證明氣體產物中含有SO3；裝置Ⅳ中的試劑可以是__________________。

A．2mol/LNa2CO3溶液

B．品紅溶液

C．0.5mol/L BaCl2溶液

D．0.5mol/LBa(NO3)2

E.0.01mol/L KMnO4溶液

F．淀粉碘化鉀溶液

③裝置V中試劑為NaOH溶液，發生反應的離子方程式為_____________。

④為了檢驗固體產物成分，取反應后的固體于試管中，加稀硫酸溶解，將所得溶液分成兩份，進行如下實驗：

操作步驟	預期實驗現象	預期實驗結論
向其中一份溶液中加入_______________	_____________________	固體中含有Fe2O3
向另一份溶液中滴加2滴黃色K3[Fe(CN)6]溶液	產生藍色沉淀	______________

⑤若用22.8g FeSO4固體做實驗，完全分解后，得到11.2g固體，其中Fe2O3的質量分數=______（精確到0.1%）

Answer 1

【答案】4FeSO4·7H2O + O2 = 4Fe(OH)SO4+26H2O 50℃，防止產生倒吸（或“用作安全瓶”） C 產生白色沉淀 B、E SO2+2OHˉ=SO32ˉ+H2O KSCN溶液(或硫氰化鉀溶液) 溶液變成血紅色 固體中含有FeO 35.7%。

【解析】

(1)新制的綠礬（FeSO4·7H2O）在空氣中極易變成黃色或鐵銹色的堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]，Fe2＋被空氣中的氧氣氧化成Fe3＋，則該反應的化學方程式是4FeSO4·7H2O + O2 = 4Fe(OH)SO4+26H2O；

(2)①SO3的沸點是44.8℃，當溫度高于44.8℃時三氧化硫為氣體狀態，把試管浸泡在50℃的熱水浴中能防止SO3液化或凝固，產生的氣體極易和溶液反應時，會產生倒吸，所以裝置II的試管能防止溶液倒吸入裝置Ⅰ中（或安全瓶），因此Ⅱ裝置燒杯中水的溫度應控制在50℃，裝置Ⅱ的作用是防止產生倒吸（或“用作安全瓶”）；

②裝置III是檢驗是否有三氧化硫生成，可以選用氯化鋇溶液，如果有白色沉淀生成說明有三氧化硫；裝置IV是檢驗是否有二氧化硫，二氧化硫能使品紅褪色，也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以選用二者來檢驗二氧化硫；

③二氧化硫會污染空氣，所以要用氫氧化鈉溶液來吸收剩余的二氧化硫，其反應的離子方程式為：SO2+2OHˉ=SO32ˉ+H2O；

④檢驗三價鐵離子用硫氰化鉀溶液，溶液變紅色，證明有三價鐵離子，進而說明固體產物中含有氧化鐵；檢驗二價鐵離子用K3[Fe(CN)6]溶液，溶液中生成藍色沉淀，說明有二價鐵離子，即證明固體產物中含有FeO；

⑤反應過程中FeSO4固體分解為二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe2O3，完全分解后得到11.2g固體為氧化鐵和氧化亞鐵，質量減少的為二氧化硫和三氧化硫的總質量，設生成的二氧化硫為xmol，三氧化硫為ymol，根據硫元素守恒，則x+y=22.8g÷152g/mol=0.15mol，64x+80y=22.8g-11.2g=11.6g，解得：x=0.025，y=0.125，FeSO4固體分解，每生成1mol二氧化硫時硫元素得到2mol電子，每生成1mol Fe2O3時鐵元素失去2mol電子，所以生成的二氧化硫與氧化鐵的物質的量相同，則Fe2O3的物質的量為0.025mol，其質量為0.025mol×160g/mol=4.0g，質量分數為：(4.0g÷11.2g)×100%=35.7%。