Question

【題目】某化學興趣小組對硫酸亞鐵的一些性質進行探究。 回答下列問題：

(1)配制 0.5 mol·L-1 FeSO4 溶液時，將稱量好的硫酸亞鐵溶解于一定濃度的稀硫酸溶液中，結合化學用語解釋稀硫酸的作用____。該實驗小組做如下實驗。

實驗序號	操作及現象
ⅰ	取 2 mL 上述 FeSO4 溶液于試管中，逐滴加入少量 0.1 mol·L-1 Na2S 溶液，產生大量黑色沉淀
ⅱ	取 2 mL 上述 FeSO4 溶液于試管中，加入 2 滴 1 mol·L-1 KSCN 溶液無現象，通入一段時間 O2，溶液變為淺紅色
ⅲ	重復實驗ⅱ，向淺紅色溶液中加入 5% H2O2 溶液至過量，產生無色氣體(經檢驗為O2)，溶液變為深紅色，且紅色很快褪去

(2)進一步研究證實，黑色沉淀的主要成分是 FeS。Na2S 溶液呈堿性，FeSO4 溶液與其反應不生成 Fe(OH)2而生成 FeS 的可能原因是_____。

(3)用離子方程式表示步驟ⅱ中溶液變紅的原因：______、_____。

(4)甲同學探究步驟ⅲ中溶液褪色的原因，提出如下假設：

a.Fe3+ 被H2O2 還原 b.SCN- 被O2 氧化 c.SCN- 被H2O2 氧化

乙同學根據上述實驗現象認為假設 b 不成立，他依據的現象是_____，甲同學利用上述部分試劑，通過以下實驗驗證了假設 c 成立。請將以下實驗操作及現象補充完整。

步驟	試劑及操作	現 象
i	取褪色后溶液一份滴加 FeCl3 溶液	① ___
ii	② ___	③ ___

(5)為探究硫酸亞鐵的分解產物，將硫酸亞鐵放入裝置 A 接入下圖所示的裝置中，打開 K1 和 K2，緩緩通入N2，加熱。實驗后反應管中殘留固體為紅棕色粉末。C、D 中的溶液依次是 BaCl2 溶液和品紅溶液，現象依次出現白色沉淀和品紅褪色，寫出硫酸亞鐵高溫分解反應的化學方程式________。

Answer 1

【答案】Fe2++ 2H2O Fe(OH)2+2H+，加入稀硫酸，增大 H+濃度，平衡左移，抑制 Fe2+水解 FeS 溶解度更小 4Fe2++ O2 +4H+ = 4Fe3++ 2H2O Fe3++3SCN- Fe(SCN)3 實驗ⅱ中加入少量KSCN 溶液無現象，通入一段時間 O2，溶液變為淺紅色 無明顯現象 取褪色后的溶液滴加 KSCN 溶液 溶液變為紅色 2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑

【解析】

(1)配制0.5 mol·L-1FeSO4溶液時，將稱量好的硫酸亞鐵溶解于一定濃度的稀硫酸溶液中，是因為亞鐵離子水解顯酸性，Fe2++ 2H2OFe(OH)2+2H+，加入稀硫酸，增大H＋濃度，平衡左移，抑制Fe2＋水解，故答案為：Fe2++ 2H2OFe(OH)2+2H+，加入稀硫酸，增大H+濃度，平衡左移，抑制Fe2+水解；

(2)Na2S溶液呈堿性，與FeSO4溶液反應有兩種反應趨勢，一種是發生雙水解生成氫氧化亞鐵，一種是發生復分解反應生成FeS沉淀，進一步研究證實，黑色沉淀的主要成分是FeS，不生成Fe(OH)2而生成FeS的可能原因是：FeS 溶解度更小。故答案為：FeS 溶解度更小；

(3)取2 mL上述FeSO4溶液于試管中，加入2滴1 mol·L-1KSCN溶液無現象，通入一段時間O2，溶液變為淺紅色是通入的氧氣氧化亞鐵離子生成鐵離子，反應的離子方程式為：4Fe2＋+O2+4H＋=4Fe3＋+2H2O，鐵離子結合SCN－形成血紅色溶液，反應的離子方程式為：Fe3++3SCN- Fe(SCN)3，故答案為：4Fe2＋+O2+4H＋=4Fe3＋+2H2O；Fe3++3SCN- Fe(SCN)3；

(4)乙同學根據上述實驗現象認為假設 b 不成立，他依據的現象是實驗ⅱ中加入少量KSCN溶液無現象，通入一段時間O2，溶液變為淺紅色，說明SCN－不能被O2氧化，故答案為：實驗ⅱ中加入少量KSCN溶液無現象，通入一段時間O2，溶液變為淺紅色；

實驗驗證假設c成立，SCN－被H2O2氧化的結論正確；重復實驗ⅱ，取2 mL上述FeSO4溶液于試管中，加入2滴1 mol·L-1KSCN溶液無現象，通入一段時間O2，溶液變為淺紅色，向淺紅色溶液中加入5% H2O2溶液至過量，產生無色氣體（經檢驗為O2），溶液變為深紅色，且紅色很快褪去，可以驗證氯化鐵溶液不能氧化SCN－，過氧化氫能氧化SCN－，據此設計實驗驗證；實驗設計和現象為：取褪色后溶液一份滴加FeCl3溶液，無明顯現象，取褪色后的溶液滴加KSCN溶液，溶液變為紅色，說明SCN－ 被H2O2氧化，表中內容設計為：①無明顯現象 ②取褪色后的溶液滴加KSCN溶液 ③溶液變為紅色；

故答案為：

步驟	試劑及操作	現 象
i	取褪色后溶液一份滴加FeCl3 溶液	① 無明顯現象
ii	② 取褪色后的溶液滴加KSCN溶液	③ 溶液變為紅色

(5)實驗后反應管中殘留固體為紅色粉末，說明生成Fe2O3，則反應中Fe元素化合價升高，S元素化合價應降低，則一定生成SO2，可知硫酸亞鐵高溫分解可生成Fe2O3、SO3、SO2，C為氯化鋇，用于檢驗SO3，可觀察到產生白色沉淀，D為品紅，可用于檢驗SO2，品紅褪色，硫酸亞鐵高溫分解可生成Fe2O3、SO3、SO2，方程式為：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑，故答案為：2FeSO4Fe2O3+SO2↑+SO3↑。