Question

16．硫酸亞鐵（FeSO₄）加熱至高溫會分解，生成一種金屬氧化物M和兩種非金屬氧化物．某化學研究小組利用下列裝置加熱至高溫使FeSO₄分解．

實驗步驟：
將一定量FeSO₄固體置于硬質玻璃管中，打開活塞K，通人一段時間N₂，關閉活塞K．加熱A中的玻璃管一段時間，待A中固體不再分解后，停止加熱，打開K，緩慢通人氮氣至玻璃管冷卻．
（1）已知M中鐵元素的質量分數為70%，M的化學式為Fe₂O₃．
（2）按圖組裝好儀器（已省略夾持儀器）并檢查裝置的氣密性，在一定溫度下按上述圖示裝置
進行實驗．

操作步驟	實驗現象	用化學方程式解釋原因
打開K，通入一段時間的N2，關閉活塞K，加熱A中的玻璃管一段時間	洗氣瓶B中①有白色沉淀生成	②SO3+H2O+BaCl2=BaSO4↓+2HCl
A中固體不再分解后，停止加熱，打開K，緩慢通入氮氣至玻璃管冷卻	硬質玻璃管中最終可以看到③有紅棕色固體物質生成	④2FeSO4$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe2O3+SO2↑+SO3↑

（3）某同學欲驗證硫酸亞鐵分解產物中含有的另一種非金屬氧化物N．

①從實驗裝置D、E、F、G中，選用兩個裝置與裝置A連接進行實驗，依次連接的合理順序為A→F→D．
②能證明生成了非金屬氧化物N的現象是F中品紅溶液褪色．

Answer 1

分析 （1）硫酸亞鐵（FeSO₄）加熱至高溫會分解，生成一種金屬氧化物M和兩種非金屬氧化物，已知M中鐵元素的質量分數為70%，鐵元素質量和氧元素質量計算物質的量之比得到氧化物化學式；
（2）①硫酸亞鐵分解生成氧化鐵中鐵元素化合價升高，則硫元素化合價降低為+4價，生成SO₂，硫酸亞鐵（FeSO₄）加熱至高溫會分解，生成一種金屬氧化物M和兩種非金屬氧化物，依據氧化還原反應電子守恒可知，生成氣體中含有三氧化硫，三氧化硫溶于水生成硫酸，和氯化鋇反應生成硫酸鋇沉淀；
②分析可知硬質玻璃管中剩余固體為氧化鐵為紅色固體；
（3）驗證硫酸亞鐵分解產物中含有的另一種非金屬氧化物N為SO₂，二氧化硫能使品紅溶液褪色，二氧化硫氣體污染空氣需要用氫氧化鈉溶液吸收．

解答 解：（1）硫酸亞鐵（FeSO₄）加熱至高溫會分解，生成一種金屬氧化物M和兩種非金屬氧化物，金屬氧化物為鐵的氧化物，鐵元素70%，氧元素占30%，鐵元素和氧元素物質的量之比=$\frac{70%}{56}$：$\frac{30%}{16}$=2：3，化學式為Fe₂O₃，
故答案為：Fe₂O₃；
（2）硫酸亞鐵（FeSO₄）加熱至高溫會分解，生成一種金屬氧化物M為Fe₂O₃和兩種非金屬氧化物，發生了氧化還原反應，則非金屬氧化物應為SO₂、SO₃生成，打開K，通入一段時間的N₂，關閉活塞K，加熱A中的玻璃管一段時間洗氣瓶B中會生成白色沉淀，三氧化硫通入氯化鋇溶液生成硫酸鋇沉淀，反應的化學方程式為：SO₃+H₂O+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl，A中固體不再分解后，停止加熱，打開K，緩慢通入氮氣至玻璃管冷卻，硬質玻璃管中最終可以看到有紅色固體生成，反應的化學方程式為：2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑，
故答案為：①有白色沉淀生成；②SO₃+H₂O+BaCl₂=BaSO₄↓+2HCl；③有紅棕色固體物質生成；④2FeSO₄$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑；
（3）①驗證硫酸亞鐵分解產物中含有的另一種非金屬氧化物N為SO₂，二氧化硫遇到品紅溶液會褪色，所以檢驗二氧化硫氣體可以用品紅溶液檢驗二氧化硫的存在，二氧化硫是污染性氣體，需要最后用氫氧化鈉溶液吸收，選擇裝置為FD，
故答案為：F；D；
②能證明生成了非金屬氧化物N的現象是：F中品紅溶液褪色，
故答案為：F中品紅溶液褪色．

點評 本題考查了物質性質實驗方案的設計與評價、物質檢驗的試劑選擇和反應現象，注意實驗過程中發生的氧化還原反應錯誤判斷，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．