Question

20．某校化学兴趣小组为探究FeSO₄和NaHCO₃的反应，按右图所示操作将NaHCO₃溶液滴加到FeS0₄溶液中（FeS0₄和NaHCO₃溶液均用经煮沸后冷却的蒸馏水配制，并在FeSO₄溶液中加入少量铁粉）．观察到试管中立即出现白色沉淀，同时有大量无色气体生成．
（1）产生的气体是CO₂（填分子式）．

【查阅资料】：FeCO₃为白色固体，不溶于水，在干燥空气中稳定，潮湿环境中需较长时间才能被氧化为Fe（OH）₃．
（2）关于白色沉淀的成分，小组同学提出如下假设，请补充完成假设3：
假设l：白色沉淀是Fe（OH）₂；
假设2：白色沉淀是FeCO₃；
假设3：白色沉淀是Fe（OH）₂和FeCO₃；
（3）若假设1成立，写出生成Fe（OH）₂的化学方程式：FeSO₄+2NaHCO₃=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄+2CO₂↑，
经煮沸后冷却的蒸馏水配制FeSO₄和NaHCO₃溶液的目的是除去水中溶解的氧气，防止生成的氢氧化亚铁被迅速氧化．某同学认为白色沉淀不可能为Fe（OH）₂，你是否同意其观点？不同意（填“同意”或“不同意”），理由是反应体系进行了无氧处理并且碳酸氢钠水解提供了碱性环境
（4）请设计一个实验方案验证假设2，写出实验步骤、预期现象和结论，实验所需仪器和药品自选．

Answer 1

分析 （1）亚铁离子和碳酸氢根离子发生双水解反应生成CO₂；
（2）白色固体可能是Fe（OH）₂和FeCO₃的混合物；
（3）FeSO₄和NaHCO₃反应生成Fe（OH）₂沉淀、二氧化碳和硫酸钠；二价铁不稳定，易被氧气氧化而干扰实验；碱性条件下，亚铁离子生成Fe（OH）₂沉淀；
（4）如果白色沉淀是Fe（OH）₂，Fe（OH）₂不稳定，极易被氧化生成Fe（OH）₃；FeCO₃在干燥空气中稳定，潮湿环境中需较长时间才能被氧化为Fe（OH）₃，通入空气后根据白色固体变色时间长短判断白色沉淀成分．

解答 解：（1）亚铁离子和碳酸氢根离子发生双水解反应生成CO₂，所以生成的气体是CO₂，故答案为：CO₂；
（2）白色固体可能是Fe（OH）₂和FeCO₃的混合物，所以假设3为白色固体是Fe（OH）₂和FeCO₃，
故答案为：Fe（OH）₂和FeCO₃；
（3）FeSO₄和NaHCO₃反应生成Fe（OH）₂沉淀、二氧化碳，根据元素守恒知还生成硫酸钠，反应方程式为FeSO₄+2NaHCO₃=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄+2CO₂↑；
二价铁不稳定，易被氧气氧化而干扰实验，所以经煮沸后冷却的蒸馏水配制FeSO₄和NaHCO₃溶液的目的是除去水中溶解的氧气，防止生成的氢氧化亚铁被迅速氧化；
反应体系进行了无氧处理并且碳酸氢钠水解提供了碱性环境，所以白色沉淀中一定含有氢氧化亚铁，
故答案为：FeSO₄+2NaHCO₃=Fe（OH）₂↓+Na₂SO₄+2CO₂↑；除去水中溶解的氧气，防止生成的氢氧化亚铁被迅速氧化；不同意；反应体系进行了无氧处理并且碳酸氢钠水解提供了碱性环境；
（4）如果白色沉淀是Fe（OH）₂，Fe（OH）₂不稳定，极易被氧化生成Fe（OH）₃；FeCO₃在干燥空气中稳定，潮湿环境中需较长时间才能被氧化为Fe（OH）₃，通入空气后根据白色固体变色时间长短判断白色沉淀成分，所以其实验步骤、预期现象和结论为：向生成的白色沉淀的试管中通入空气，若白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色，则假设2不成立；若白色沉淀短时间内不变色，则假设2成立，
故答案为：向生成的白色沉淀的试管中通入空气，若白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色，则假设2不成立；若白色沉淀短时间内不变色，则假设2成立．

点评 本题考查性质实验方案设计，侧重考查学生分析、判断及实验操作能力，明确实验原理及物质性质是解本题关键，难点是实验方案设计，要利用物质性质的不同点设计方案，题目难度中等．