Question

15．化學實驗裝置的科學設計是實驗是否取得預期效果的關鍵．請回答下列有關實驗裝置的相關問題：
I．圖A為教材制備乙酸乙酯的實驗裝置，甲同學認為圖B裝置比A要好，則冷卻水應從b口進入；乙同學認為圖C裝置效果更好，理由是既能冷凝回流又能及時分離出反應生成的水，有利于酯的生成．

Ⅱ．“摩爾鹽”[（NH₄）₂Fe（SO₄）₂•6H₂O]是分析化學中的重要試劑．已知：摩爾鹽隔絕空氣加熱至500℃時可完全分解．某學習小組欲探究其分解產物．
（1）【提出猜想】小組同學認為分解產物可能有以下幾種情況：
A．Fe₂O₃    SO₂  NH₃   H₂O           B．FeO  SO₃     NH₃   H₂O
C．FeO   SO₂  NH₃   H₂O             D．Fe₂O₃    SO₃    SO₂    NH₃   H₂O
根據所學知識，可確定C不成立（填序號）
（2）【藥品驗純】甲同學提出可以用濕潤的紅色石蕊試紙、稀鹽酸和Ba（OH）₂溶液檢驗出“摩爾鹽”中的三種離子；取一定量的“摩爾鹽”配成溶液，取少量溶液置于試管中，向其中滴加硫氰化鉀溶液，溶液不變紅色（填試劑名稱和實驗現象），則“摩爾鹽”未因氧化而變質．
（3）【實驗探究】為檢驗分解產物，甲同學設計了如圖實驗裝置．

①取一定量“摩爾鹽”置于加熱管A中，加熱至分解完全后打開K，再通入N₂，目的是使分解產生的氣體在B、C中被吸收充分．
②實驗中觀察到A中固體逐漸變為紅棕色，B、C中均產生白色沉淀．C中發生反應的離子方程式為SO₂+H₂O₂+Ba²⁺=BaSO₄↓+2H⁺．
③實驗驗證取A中殘留物少許加入稀硫酸溶解，再滴入KMnO₄稀溶液，不褪色證明產物不含FeO．
（4）【實驗結論與反思】通過實驗現象和認真反思，上述猜想中一定正確的是D（填序號）．

Answer 1

分析 I．圖B裝置進行酯化反應冷凝水下進上出；圖C裝置進行酯化反應效果更好，與冷凝與分離產物使平衡正向移動有關；
Ⅱ．（1）摩爾鹽中N為-3價，Fe為+2價，S為+6價，根據產物中化合價分析；
（2）摩爾鹽中含有的三種離子分別為亞鐵離子、硫酸根和銨根，驗證銨根需要氫氧根、驗證硫酸根需要鋇離子，依據所給試劑判斷還需要氫氧化鋇；亞鐵離子若變質應生成鐵離子，鐵離子遇KSCN變紅色，據此解答即可；
（3）①A中固體充分加熱較長時間后，通入氮氣目的是使分解生成的氣體在BC裝置中完全吸收；
②C中有白色沉淀生成，是因為SO₂被雙氧水氧化成SO₄^2-，SO₄^2-再與Ba²⁺結合成沉淀BaSO₄；
③高錳酸鉀具有氧化性，亞鐵離子具有還原性，高錳酸鉀溶液不褪色，說明不含有亞鐵離子，據此解答即可；
（4）分析（3）中實驗②③得出，分解產物中一定含有SO₂，一定不含有FeO，據此解答即可．

解答 解：Ⅰ．冷凝管的作用是冷凝，使氣體液化回流，為增加冷凝效果，冷水從下口進入，上口放出；圖C裝置進行酯化反應效果更好，是因裝置C中既能冷凝回流又能及時分離出反應生成的水，有利于酯的生成，
故答案為：b；既能冷凝回流又能及時分離出反應生成的水，有利于酯的生成；
Ⅱ．（1）摩爾鹽中N為-3價，Fe為+2價，S為+6價，
A．Fe₂O₃、SO₂、NH₃、H₂O 反應時Fe元素的化合價升高，S元素化合價降低，符合氧化還原反應規律，故A正確；
B．FeO、NH₃、SO₃、H₂O，反應時沒有元素化合價的變化，只是發生分解反應，故B正確；
C．FeO、SO₂、NH₃、H₂O反應時只有S元素的化合價降低，不符合氧化還原反應規律，故C錯誤；
D．Fe₂O₃、NH₃、SO₂、SO₃、H₂O反應時，Fe的化合價升高，S的化合價降低，符合氧化還原反應規律，故D正確，
故選C；
（2）摩爾鹽中含有的三種離子分別為亞鐵離子、硫酸根和銨根，驗證銨根需要氫氧根、驗證硫酸根需要鋇離子，依據所給試劑判斷還需要氫氧化鋇；亞鐵離子若變質應生成鐵離子，鐵離子遇KSCN變紅色，若不變紅色，說明未被氧化，
故答案為：Ba（OH）₂；硫氰化鉀溶液，溶液不變紅色；
（3）①A中固體充分加熱較長時間后，產生氣體有一部分殘留在裝置中，通入氮氣可以使分解生成的氣體在B、C裝置中完全吸收，
故答案為：使分解產生的氣體在B、C中被吸收充分；
②C中有白色沉淀生成，是因為SO₂被雙氧水氧化成SO₄^2-，SO₄^2-再與Ba²⁺結合成沉淀BaSO₄則C中發生的反應為SO₂+H₂O₂+Ba²⁺=BaSO₄↓+2H⁺，
故答案為：SO₂+H₂O₂+Ba²⁺=BaSO₄↓+2H⁺；
③實驗驗證取A中殘留物少許加入稀硫酸溶解，再滴入KMnO₄稀溶液，不褪色證明產物不含有還原性的物質，即不含有FeO，
故答案為：FeO；
（4）根據上述分析知，“摩爾鹽”分解的產物為Fe₂O₃、SO₃、SO₂、NH₃ 和H₂O，上述猜想中一定正確的是D，故選D．

點評 本題考查了物質性質的實驗探究和實驗設計，題目涉及氧化還原反應、離子方程式的書寫、離子檢驗、實驗基本操作等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力，題目難度中等．