Question

将绿矾（FeSO₄?7H₂O）隔绝空气条件下强热分解，已知产物全部为氧化物，为探究绿矾分解的反应产物，某同学进行了以下实验：
实验一：为探究固体产物中Fe元素的价态，该同学将固体产物溶于足量的稀H₂SO₄得到相应溶液，进行以下猜想和实验

猜想	实验操作	预期现象
猜想一：Fe元素只显   价；	①向所得溶液中滴入KSCN 溶液； ②向稀酸性KMnO4溶液中滴入所得溶液．	KSCN溶液无明显现象 稀酸性KMnO4溶液颜色   ；
猜想二：Fe元素只显   价；		稀酸性KMnO4溶液颜色   ；
猜想三：Fe元素既有+2价又有+3价．		KSCN溶液呈   色； 稀酸性KMnO4溶液颜色   ．

实验二：为进一步探究该反应的产物，进行了如下图所示的实验

①实验开始时，点燃B处酒精喷灯之前应先打开A处活塞通CO₂，其目的是

 

；
②装置图中C的作用是

 

；
③该组同学称取了55.6克绿矾按如图装置进行试验，待绿矾分解完全后，测得D瓶中沉淀的质量为23.3克，根据这些数据，可以得知，绿矾分解的化学方程式为：

 

；
④该组同学设计的装置存在着一个明显的缺陷是

 

．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量,二价Fe离子和三价Fe离子的检验

专题：几种重要的金属及其化合物

分析：实验一、根据Fe元素有+2价、+3价来分析；依据二价铁可以还原高锰酸钾溶液为无色，铁离子和硫氰酸钾溶液反应生成血红色溶液设计实验分析判断；
实验二、①实验开始时，点燃B处酒精喷灯之前应先打开A处活塞通CO₂，目的是赶净空气避免影响测定结果；
②装置C是安全瓶起到防倒吸的作用；
③55.6克的绿矾，物质的量是0.2摩尔，其中，A中产生的二氧化碳是不会和氯化钡反应生成沉淀的，二氧化硫也不和氯化钡产生沉淀，二氧化硫也不和氯化钡产生沉淀．所以，产生的沉淀就只能是硫酸钡，也就是说，一定会有三氧化硫产生．根据沉淀的质量是23.3克，所以硫酸钡的物质的量是0.1摩尔，所以产生的三氧化硫是0.1摩尔，根据原子守恒，在绿矾中的硫是0.2摩尔，剩余的0.1摩尔的硫可能有很多的生成形式，可能是单质硫，也可以使其他形态的硫，但是C瓶中并没有单质硫析出；不管是那种形态的硫存在，硫元素化合价一定降低了，所以铁元素化合价一定要升高，根据电子守恒计算分析判断；
④分析装置生成的气体中二氧化硫有毒不能排放到空气中需要尾气吸收；

解答： 解：实验一，Fe元素有+2价、+3价，所以产物可能为Fe₂（SO₄）₃、FeSO₄或Fe₂（SO₄）₃和FeSO₄的混合物，铁元素化合价可能是+2价，+3价，或+2，+3价；①向所得溶液中滴入KSCN溶液；②向稀酸性KMnO₄溶液中滴入所得溶液．KSCN溶液无明显现象，稀酸性KMnO₄溶液颜色褪去，证明只含有Fe²⁺；稀酸性KMnO₄溶液颜色无变化，证明一定是+3价铁元素；若KSCN溶液出现血红色现象，稀酸性KMnO₄溶液颜色褪去，证明Fe元素既有+2价又有+3价；
故答案为：

猜想	实验操作	预期现象
+2		褪成无色
+3		无变化
		血红色 褪成无色

实验二，①实验开始时，点燃B处酒精喷灯之前应先打开A处活塞通CO₂，目的是赶净空气避免影响测定结果；
故答案为：赶走装置中的空气
②装置C是安全瓶起到防倒吸的作用；
故答案为：防倒吸的作用；
③55.6克的绿矾FeSO₄?7H₂O，物质的量是0.2摩尔，其中，A中产生的二氧化碳是不会和氯化钡反应生成沉淀的，二氧化硫也不和氯化钡产生沉淀，二氧化硫也不和氯化钡产生沉淀；所以，产生的沉淀就只能是硫酸钡，也就是说，一定会有三氧化硫产生，根据沉淀的质量是23.3克，所以硫酸钡的物质的量是0.1摩尔，所以产生的三氧化硫是0.1摩尔，根据原子守恒，在绿矾中的硫是0.2摩尔，剩余的0.1摩尔的硫可能有很多的生成形式，可能是单质硫，也可以使其他形态的硫，但是C瓶中并没有单质硫析出；不管是那种形态的硫存在，硫元素化合价一定降低了，所以铁元素化合价一定要升高，根据电子守恒计算，0.2molFe²⁺变化为Fe³⁺；硫元素化合价从+6价变化为x价，0.2×1=0.1×（6-x），x=+4，实验生成的产物中有SO₂，依据原子守恒配平书写化学方程式：2FeSO₄?7H₂O

△   .

Fe₂O₃+SO₂+SO₃+14H₂O；
故答案为：2FeSO₄?7H₂O

△   .

Fe₂O₃+SO₂+SO₃+14H₂O；
④分析装置生成的气体中二氧化硫有毒不能排放到空气中需要尾气吸收；
故答案为：未进行尾气吸收；

点评：本题考查了物质性质的实验探究方法和实验分析判断，氧化还原反应电子守恒的计算应用，主要是铁及其化合物性质的应用，掌握基础和实验基本操作是解题关键，题目难度中等．