Question

【題目】將綠礬（FeSO47H2O）隔絕空氣條件下加強熱分解，已知產物全部為氧化物，為探究綠礬分解的反應產物，某同學進行了以下實驗：

（實驗一）為探究固體產物中鐵元素的價態，該同學將固體產物溶于足量的稀硫酸得到相應的溶液，進行以下猜想和實驗：

猜想	實驗操作	預期現象
猜想一：鐵元素只顯_______價	① 取溶液樣品，滴入KSCN溶液；②取溶液樣品，滴入稀酸性KMnO4溶液	加入KSCN溶液無明顯現象稀酸性KMnO4溶液顏色______
猜想二：鐵元素只顯_______價		加入KSCN溶液呈______色；稀酸性KMnO4溶液顏色無變化
猜想三：鐵元素顯+2，+3價		加入KSCN溶液呈血紅色；稀酸性KMnO4溶液顏色褪色

（實驗二）為進一步探究該反應的產物，進行了如下圖所示的實驗：

（1）實驗開始時，點燃C處酒精噴燈之前應先打開A處活塞通CO2，其目的是_________。

（2）飽和NaHCO3的作用是______，其水溶液呈堿性的原因（用離子方程式解釋）____________。

（3）該組同學稱取了55.6克綠礬按如圖裝置進行試驗，待綠礬分解完全后，E瓶中只出現白色沉淀且質量為23.3克；C中固體產物加入足量稀硫酸中，固體產物全部溶解，取溶液樣品，加入KSCN，溶液呈血紅色，取另一份溶液，加入酸性KMnO4，不褪色。根據這些實驗現象和數據，可以得知綠礬分解的化學方程式為____________________________。

（4）該組同學設計的裝置存在著一個明顯的缺陷是__________________________。

Answer 1

【答案】+2價 褪色 +3價 血紅色 趕走裝置內的空氣 除去CO2中的HCl HCO3-+H2OH2CO3+OH－ FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O 未進行尾氣處理

【解析】

實驗一，Fe元素有+2價、+3價，所以產物可能為Fe2(SO4)3、FeSO4或Fe2(SO4)3和FeSO4的混合物，鐵元素化合價可能是+2價，+3價，或+2，+3價；①向所得溶液中滴入KSCN溶液；②向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液．KSCN溶液無明顯現象，稀酸性KMnO4溶液顏色褪去，證明只含有Fe2+；稀酸性KMnO4溶液顏色無變化，證明一定是+3價鐵元素；若KSCN溶液出現血紅色現象，稀酸性KMnO4溶液顏色褪去，證明Fe元素既有+2價又有+3價；所以答案為+2價，褪色，+3價，血紅色

實驗二：（1）實驗開始時，點燃C處酒精噴燈之前應先打開A處活塞通CO2，目的是趕走裝置內的空氣，避免影響測定結果；

（2）由石灰石和鹽酸反應制取的CO2氣體中有HCl雜質，必須除去，所以飽和碳酸氫鈉溶液的作用是除去CO2中的HCl；NaHCO3溶液是弱酸的酸式鹽，HCO3-的水解程度大于其電離程度，導致其溶液呈堿性，用離子方程式表示為HCO3-+H2OH2CO3+OH－；

（3）55.6克綠礬FeSO47H2O的物質的量是0.2摩爾，其中A中產生的二氧化碳是不會和氯化鋇反應生成沉淀的，二氧化硫也不和氯化鋇產生沉淀；所以，產生的沉淀就只能是硫酸鋇，也就是說，一定會有三氧化硫產生，根據沉淀的質量是23.3克，所以硫酸鋇的物質的量是0.1摩爾，所以產生的三氧化硫是0.1摩爾，根據原子守恒，在綠礬中的硫是0.2摩爾，剩余的0.1摩爾的硫可能有很多的生成形式，可能是單質硫，也可以使其他形態的硫，但是C瓶中并沒有單質硫析出；不管是那種形態的硫存在，硫元素化合價一定降低了，所以鐵元素化合價一定要升高，根據電子守恒計算，0.2molFe2+變化為Fe3+；硫元素化合價從+6價變化為x價，0.2×1=0.1×（6-x），x=+4，所以實驗生成的產物中有SO2，依據原子守恒配平書寫化學方程式為FeSO47H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O；

（4）分析裝置生成的氣體中二氧化硫有毒不能排放到空氣中需要尾氣吸收；則答案為未進行尾氣吸收；