Question

17．8.34gFeSO₄•7H₂O樣品受熱脫水過程的熱重曲線（樣品質量隨溫度變化的曲線）如圖1所示．

請回答下列問題：
（1）試確定200℃時固體物質N的化學式：FeSO₄•H₂O．
（2）取適量380℃時所得的樣品P，隔絕空氣加熱至650℃，得到一種固體物質Q，同時有兩種無色氣體生成，寫出該反應的化學方程式2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑．
（3）某興趣小組用如圖2所示裝置設計實驗，驗證（2）中生成的氣態物質，并測定已分解的P的質量（不考慮裝置內空氣的影響）．
①試劑X的名稱是品紅溶液或溴水或酸性KMnO₄溶液．
②按氣流方向連接各儀器，用字母表示接口的連接順序：c→a→b→f→e→d．
③充分反應后，利用裝置III中圓底燒瓶內混合物測定已分解的P的質量，其操作步驟為：
第一步：向圓底燒瓶中逐滴加入氯化鋇溶液，直至沉淀完全；
第二步：過濾混合物，在過濾器上將沉淀洗凈后，烘干并冷卻至室溫，稱重．
第三步：繼續烘干、冷卻并稱量直至連續兩次稱量的質量差不超過0.1g為止．
若最終得到沉淀的質量為Wg，則已分解的P的質量$\frac{w×152×2}{233}$g （用含W的算式表示即可）．

Answer 1

分析 （1）依據圖象數據分析，在200℃時固體質量變為5.10g，綠礬加熱失去結晶水，質量減小，設失去結晶水x個，則8.34g FeS0₄•7H₂0樣品物質的量=$\frac{8.34g}{278g/mol}$=0.03mol，結合綠礬加熱失去結晶水質量變化計算；
（2）依據隔絕空氣加熱至650℃，得到一種紅棕色的物質Q，同時有兩種無色氣體生成且兩種氣體的組成元素相同，摩爾質量相差16判斷生成產物為氧化鐵，二氧化硫，三氧化硫．原子守恒配平化學方程式；
（3）①剩余的二氧化硫污染空氣需要吸收；
②依據分解產物中的氣體為二氧化硫和三氧化硫，三氧化硫沸點較低冷卻后變為液體，二氧化硫可以利用其還原性、漂白性選擇試劑驗證；
③裝置Ⅲ中圓底燒瓶內是三氧化硫，加入氯化鋇全部反應生成硫酸鋇沉淀，根據沉淀質量計算物質的量，結合化學方程式計算分解的硫酸亞鐵質量．

解答 解：（1）依據圖象分析在200℃時固體質量變為5.10g，綠礬加熱失去結晶水，質量減小，設失去結晶水x個，則8.34g FeS0₄•7H₂0樣品物質的量=$\frac{8.34g}{278g/mol}$=0.03mol，
FeSO₄•7H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeSO₄•（7-x）H₂O+xH₂O
0.03mol                       0.03xmol
依據加熱分解減少的是水的質量列式：0.03xmol×18g/mol=8.34g-5.10g=3.24g
x=6
所以加熱到78℃時固體為FeSO₄•H₂O，
故答案為：FeSO₄•H₂O；
（2）晶體全部失去結晶水得到固體質量為8.34g-0.03mol×7×18g/mol=4.56g；對應溫度為633°C；取適量380℃時所得的樣品P，隔絕空氣加熱至650℃，結晶水乙全部失去，硫酸亞鐵受熱分解得到一種紅棕色的物質Q判斷為Fe₂O₃，同時有兩種無色氣體生成且兩種氣體的組成元素相同，摩爾質量相差16，判斷為SO₂，SO₃，所以反應的化學方程式為：2FeSO₄ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
故答案為：2FeSO₄ $\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
（3）①試劑X的名稱可以是利用二氧化硫的漂白性選擇品紅溶液驗證，也可以選擇溴水或高錳酸鉀溶液利用氧化性氧化二氧化硫反應褪色驗證；
故答案為：品紅溶液或溴水或酸性KMnO₄溶液；
②中生成的氣態物質為二氧化硫和三氧化硫氣體，三氧化硫沸點較低冷卻后變為液體，二氧化硫可以利用其還原性、漂白性選擇試劑驗證，剩余的二氧化硫污染空氣需要吸收；裝置連接順序為：c→a→b→f→e→d，
故答案為：a→b→f→e→d；
③第一步：向圓底燒瓶中逐滴加入氯化鋇溶液，直至沉淀完全；第二步：過濾混合物，在過濾器上將沉淀洗凈后，烘干并冷卻至室溫，稱重．第三步：繼續烘干、冷卻并稱量直至連續兩次稱量的質量差不超過0.1g為止．若最終得到沉淀的質量為W g，沉淀為硫酸鋇，依據硫元素守恒結合化學方程式定量關系可知，
2FeSO₄～SO₃～BaSO₄
2             1
n（FeSO₄）   $\frac{wg}{233g/mol}$
已分解的硫酸亞鐵質量為 $\frac{wg}{233g/mol}$×2×152g/mol=$\frac{w×152×2}{233}$g，
故答案為：$\frac{w×152×2}{233}$g．

點評 本題考查了圖象分析計算，實驗驗證的裝置連接原理，二氧化硫性質的應用，注意實驗過程分析判斷，掌握物質性質和數據分析是解題關鍵，題目難度較大．