Question

5．硫酸亞鐵是重要的亞鐵鹽，在農業上用作農藥，主要治小麥黑穗病，還可以用作除草劑；在工業上用于染色、制造藍黑墨水和木材防腐等．
（1）新制的綠礬（FeSO₄•7H₂O）是淺綠色的，但在空氣中極易變成黃色或鐵銹色的堿式硫酸鐵[Fe（OH）SO₄]，寫出該反應的化學方程式：4FeSO₄•7H₂O+O₂=4Fe（OH）SO₄+26H₂O．
（2）已知FeSO₄在不同條件下分解得到產物不同，可能是FeO和SO₃，也可能是Fe₂O₃、SO₃和SO₂；SO₃熔點是16.8℃，沸點是44.8℃．
某研究性學習小組擬用下列裝置進行實驗探究“在加熱條件下FeSO₄的分解產物”．
上述裝置Ⅲ和Ⅳ用來檢驗氣體產物．試回答下列問題：
①Ⅱ裝置燒杯中水的溫度應控制在50℃（選填“0℃、25℃、50℃”），裝置Ⅱ的作用是防止產生倒吸．
②裝置Ⅲ中的試劑可以是C（選填序號，下同），現象是產生白色沉淀，則證明氣體產物中含有SO₃； 裝置Ⅳ中的試劑可以是BE．
A.2mol/LNa₂CO₃溶液             B．品紅溶液
C.0.5mol/L BaCl₂溶液             D.0.5mol/LBa（NO₃）₂
E.0.01mol/L KMnO₄溶液          F．淀粉碘化鉀溶液
③裝置V中試劑為NaOH溶液，發生反應的離子方程式為SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O．
④為了檢驗固體產物成分，取反應后的固體于試管中，加稀硫酸溶解，將所得溶液分成兩份，進行如下實驗：

操作步驟	預期實驗現象	預期實驗結論
向其中一份溶液中加入KSCN溶液 ，	溶液變成血紅色	固體中含有Fe2O3
向另一份溶液中滴加2滴黃色K3[Fe（CN）6]溶液	產生藍色沉淀	固體中含有FeO

⑤若用22.8g FeSO₄固體做實驗，完全分解后，得到11.2g固體，其中Fe₂O₃的質量分數=35.7%
（精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）亞鐵離子易被氧化具有還原性；
（2）①安全瓶的作用是可以防止倒吸；當溫度高于44.8°C時三氧化硫為氣體狀態；
②裝置III是檢驗是否有三氧化硫，裝置IV是檢驗是否有二氧化硫，根據二者的性質選擇試劑；
③二氧化硫會污染空氣，要用氫氧化鈉溶液來處理尾氣；
④檢驗三價鐵離子用硫氰化鉀溶液；檢驗二價鐵離子用K₃[Fe（CN）₆]溶液；
⑤反應過程中FeSO₄固體分解為二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe₂O₃，完全分解后得到11.2g固體為氧化鐵和氧化亞鐵，質量減少的為二氧化硫和三氧化硫的總質量，據此列方程組計算．

解答 解：（1）亞鐵離子具有還原性，易被氧氣氧化，反應方程式為：4FeSO₄•7H₂O+O₂=4Fe（OH）SO₄+26H₂O，
故答案為：4FeSO₄•7H₂O+O₂=4Fe（OH）SO₄+26H₂O；
（2）①SO₃的沸點是44.8°C，當溫度高于44.8°C時三氧化硫為氣體狀態，把試管浸泡在50℃的熱水浴中能防止SO₃液化或凝固，產生的氣體極易和溶液反應時，會產生倒吸，所以裝置II的試管能防止溶液倒吸入裝置Ⅰ中（或安全瓶），
故答案為：50℃；防止產生倒吸：
②裝置III是檢驗是否有三氧化硫，可以選用氯化鋇溶液，如果有白色沉淀生成說明有三氧化硫；裝置IV是檢驗是否有二氧化硫，二氧化硫能使品紅褪色，也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可以選用二者來檢驗二氧化硫；
故答案為：C；產生白色沉淀；B、E；
③二氧化硫會污染空氣，所以要用氫氧化鈉溶液來吸收剩余的二氧化硫，其反應的離子方程式為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O，
故答案為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；
④檢驗三價鐵離子用硫氰化鉀溶液，溶液變紅色，證明有三價鐵離子，進而說明固體產物中含有氧化鐵；檢驗二價鐵離子用K₃[Fe（CN）₆]溶液，溶液中生成藍色沉淀，說明有二價鐵離子，即證明固體產物中含有FeO；
故答案為：

操作步驟	預期實驗現象	預期實驗結論
KSCN溶液（或硫氰化鉀溶液）	溶液變成血紅色
		固體中含有FeO

；
⑤反應過程中FeSO₄固體分解為二氧化硫、三氧化硫、FeO、Fe₂O₃，完全分解后得到11.2g固體為氧化鐵和氧化亞鐵，質量減少的為二氧化硫和三氧化硫的總質量，
設生成的二氧化硫為xmol，三氧化硫為ymol，
根據硫元素守恒，則x+y=$\frac{22.8g}{152g/mol}$=0.15mol，
64x+80y=22.8g-11.2g=11.6g，
解得：x=0.025，y=0.125，
FeSO₄固體分解，每生成1mol二氧化硫時硫元素得到2mol電子，每生成1molFe₂O₃時鐵元素失去2mol電子，所以生成的二氧化硫與氧化鐵的物質的量相同，
則Fe₂O₃的物質的量為0.025mol，其質量為0.025mol×160g/mol=4.0g，故質量分數為：$\frac{4.0g}{11.2g}$×100%=35.7%，
故答案為：35.7%．

點評 本題考查了物質含量的測定、Fe的化合物的性質及檢驗，題目難度中等，側重于考查學生的分析能力和計算能力，注意把握物質的性質及檢驗方法．