Question

18．查資料得知有些硫酸鹽在500℃以上開始按下式分解：硫酸鹽$\stackrel{△}{→}$金屬氧化物+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑有人猜測硫酸亞鐵可能也是如此分解，并設計一驗證性實驗．（注：忽略氣體吸收過程中的熱效應）實驗用到的儀器如圖所示：

使用精密實驗儀器，加熱一段時間后，測得數據及有關結果如下：
Ⅰ、準確稱取6.08g無水FeSO₄；
Ⅱ、裝置F總質量在實驗結束時增加了0.16g，且其溶液中只有一種溶質；
Ⅲ、測出量筒中水的體積后，折算成排水的氣體，在標準狀況下的體積為112mL．
試回答下列問題：
（1）使用所有儀器，按裝置從左至右的方向，各儀器接口連接順序為：①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②（填序號）．
（2）裝置F的作用是吸收SO₃且產生等物質的量的SO₂氣體．
（3）裝置C的作用是吸收SO₂氣體．
（4）本題測量氣體體積時的注意事項是：
①視線要與凹液面最低點保持水平相切
②讀數時BE兩儀器內液面要相平．
③待氣體冷卻到室溫時再讀數．
（5）通過計算，推斷出該條件下反應的化學方程式：8FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Fe₂O₃+6SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑．

Answer 1

分析 （1）猜測硫酸亞鐵加熱可能發生反應，硫酸鹽$\stackrel{△}{→}$金屬氧化物+SO₂↑+SO₃↑+O₂↑，則固體受熱分解連接順序為試管中加熱，根據氣體的制備和收集按照發生裝置→除雜裝置→干燥氣體→氣體吸收裝置→排水→測量裝置來組裝實驗儀器；
（2）加熱硫酸亞鐵生成三氧化硫和氧氣、二氧化硫、和氧化鐵，因為裝置F總質量在實驗結束時增加了0.16g，且其溶液中只有一種溶質，所以三氧化硫通入飽和亞硫酸氫鈉中發生反應生成硫酸氫鈉和二氧化硫；
（3）裝置C堿石灰吸收二氧化硫；
（4）測定氣體體積時，應裝置內氣體的溫度應恢復到室溫，調節量筒使其液面與E裝置中的液面持平，視線與液體的凹液面相平；
（5）1molSO₃與1molSO₂的質量差為16g，裝置F總質量在實驗結束時增加了0.16g，說明反應生成的SO₃物質的量是0.01mol；最后測出量筒中水的體積后，折算成排水的氣體，在標準狀況下的體積為112mL即為氧氣體積，故得到氧氣0.005ml；6.08 g無水FeSO₄的物質的量是$\frac{6.08g}{152g/mol}$=0.04mol，利用鐵元素守恒得生成Fe₂O₃的物質的量是0.02mol；通過質量守恒即可計算生成SO₂的物質的量是0.03mol．

解答 解：（1）氣體的制備和收集按照發生裝置→除雜裝置→干燥氣體→氣體吸收裝置→排水→測量裝置來安裝實驗儀器，按從左至右的方向，先制備氣體，通過亞硫酸氫鈉吸收三氧化硫，再通過濃硫酸干燥二氧化硫氣體和氧氣，通過堿石灰吸收二氧化硫稱量計算，最后利用排水量氣法測定氧氣的體積，各儀器接口連接順序為：①⑨⑩⑥⑤③④⑧⑦②；
故答案為：⑥⑤、⑧⑦；
（2）加熱硫酸亞鐵生成三氧化硫和氧氣、二氧化硫、和氧化鐵，因為裝置F總質量在實驗結束時增加了0.16g，且其溶液中只有一種溶質，所以三氧化硫通入飽和亞硫酸氫鈉中發生反應生成硫酸氫鈉和二氧化硫，方程式為：SO₃+NaHSO₃=NaHSO₄+SO₂↑，所以亞硫酸氫鈉的作用是吸收SO₃并且產生等物質的量的SO₂氣體，故答案為：產生等物質的量的SO₂氣體；
（3）氣體通過D裝置后還剩二氧化硫和氧氣，通過堿石灰吸收二氧化硫稱量計算，所以裝置C的作用是：吸收SO₂氣體，故答案為：吸收SO₂氣體；
（4）測定氣體體積時，應裝置內氣體的溫度應恢復到室溫，調節量筒使其液面與E裝置中的液面持平，由于量筒中液面是凹液面，所以讀量筒中液體體積時，視線與液體的凹液面相平，否則會造成誤差，
故答案為：與凹液面最低點保持水平相切；
（5）因為裝置F中發生方程式為：SO₃+NaHSO₃=NaHSO₄+SO₂↑，則1molSO₃與1molSO₂的質量差為16g，裝置F總質量在實驗結束時增加了0.16g，說明反應生成的SO₃物質的量是0.01mol；最后測出量筒中水的體積后，折算成排水的氣體，在標準狀況下的體積為112mL即為氧氣體積，故得到氧氣0.005ml；6.08 g無水FeSO₄的物質的量是$\frac{6.08g}{152g/mol}$=0.04mol，利用鐵元素守恒得生成Fe₂O₃的物質的量是0.02mol；通過質量守恒即可計算生成SO₂的物質的量是$\frac{6.08-0.01×80-32×0.005-160×0.02}{64}$=0.03mol，反應方程式為：8FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Fe₂O₃+6SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑；
故答案為：8FeSO₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$4Fe₂O₃+6SO₂↑+2SO₃↑+O₂↑．

點評 本題考查物質的組成和實驗數據的處理，做題時注意把握實驗基礎知識，充分利用有關數據進行計算，本題具有一定難度．難點是確定硫酸亞鐵的分解方程式的書寫，注意堿石灰吸收的二氧化硫有部分是硫酸亞鐵分解生成的、部分是三氧化硫和水、亞硫酸氫鈉反應生成的二氧化硫，否則會導致計算錯誤．