Question

6．某校化學興趣小組為探究FeSO₄和NaHCO₃的反應，按右圖所示操作將NaHCO₃溶液滴加到FeS0₄溶液中（FeS0₄和NaHCO₃溶液均用經煮沸后冷卻的蒸餾水配制，并在FeSO₄溶液中加入少量鐵粉）．觀察到試管中立即出現白色沉淀，同時有大量無色氣體生成．
（1）產生的氣體是CO₂（填分子式）．
【查閱資料】：FeCO₃為白色固體，不溶于水，在干燥空氣中穩定，潮濕環境中需較長時間才能被氧化為Fe（OH）₃．
（2）關于白色沉淀的成分，小組同學提出如下假設，請補充完成假設3：
假設l：白色沉淀是Fe（OH）₂；
假設2：白色沉淀是FeCO₃；
假設3：白色沉淀是Fe（OH）₂和FeCO₃；
（3）若假設1成立，寫出生成Fe（OH）₂的化學方程式：FeSO₄+2NaHCO₃=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄+2CO₂↑，
經煮沸后冷卻的蒸餾水配制FeSO₄和NaHCO₃溶液的目的是除去水中溶解的氧氣，防止生成的氫氧化亞鐵被迅速氧化．某同學認為白色沉淀不可能為Fe（OH）₂，你是否同意其觀點？不同意（填“同意”或“不同意”），理由是反應體系進行了無氧處理，并且碳酸氫鈉水解提供了堿性環境
（4）請設計一個實驗方案驗證假設2，寫出實驗步驟、預期現象和結論，實驗所需儀器和藥品自選．

Answer 1

分析 （1）亞鐵離子和碳酸氫根離子發生雙水解反應生成CO₂；
（2）結合假設1、2可知白色固體可能是Fe（OH）₂和FeCO₃的混合物；
（3）FeSO₄和NaHCO₃反應生成Fe（OH）₂沉淀、二氧化碳和硫酸鈉；二價鐵不穩定，易被氧氣氧化而干擾實驗；堿性條件下，亞鐵離子生成Fe（OH）₂沉淀；
（4）如果白色沉淀是Fe（OH）₂，Fe（OH）₂不穩定，極易被氧化生成Fe（OH）₃；FeCO₃在干燥空氣中穩定，潮濕環境中需較長時間才能被氧化為Fe（OH）₃，通入空氣后根據白色固體變色時間長短判斷白色沉淀成分．

解答 解：（1）亞鐵離子和碳酸氫根離子發生雙水解反應生成CO₂，所以生成的氣體是CO₂，故答案為：CO₂；
（2）白色固體也可能是Fe（OH）₂和FeCO₃的混合物，所以假設3為：白色固體是Fe（OH）₂和FeCO₃，故答案為：Fe（OH）₂和FeCO₃；
（3）FeSO₄和NaHCO₃反應生成Fe（OH）₂沉淀、二氧化碳，根據元素守恒知還生成硫酸鈉，反應方程式為FeSO₄+2NaHCO₃=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄+2CO₂↑；
二價鐵不穩定，易被氧氣氧化而干擾實驗，所以經煮沸后冷卻的蒸餾水配制FeSO₄和NaHCO₃溶液的目的是除去水中溶解的氧氣，防止生成的氫氧化亞鐵被迅速氧化；
反應體系進行了無氧處理并且碳酸氫鈉水解提供了堿性環境，所以白色沉淀中一定含有氫氧化亞鐵，
故答案為：FeSO₄+2NaHCO₃=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄+2CO₂↑；除去水中溶解的氧氣，防止生成的氫氧化亞鐵被迅速氧化；不同意；反應體系進行了無氧處理，并且碳酸氫鈉水解提供了堿性環境；
（4）如果白色沉淀是Fe（OH）₂，Fe（OH）₂不穩定，極易被氧化生成Fe（OH）₃；FeCO₃在干燥空氣中穩定，潮濕環境中需較長時間才能被氧化為Fe（OH）₃，通入空氣后根據白色固體變色時間長短判斷白色沉淀成分，所以其實驗步驟、預期現象和結論為：向生成的白色沉淀的試管中通入空氣，若白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變為紅褐色，則假設2不成立；若白色沉淀短時間內不變色，則假設2成立，
故答案為：向生成的白色沉淀的試管中通入空氣，若白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變為紅褐色，則假設2不成立；若白色沉淀短時間內不變色，則假設2成立．

點評 本題考查性質實驗方案設計，題目難度中等，側重考查學生的分析、判斷及實驗操作能力，明確實驗原理及物質性質是解本題關鍵，難點是（4）實驗方案設計，要利用物質性質的區別設計方案．