Question

【題目】硫酸亞鐵銨[(NH4)2Fe(SO4)2］是分析化學中的重要試劑，在不同溫度下加熱分解所得產物不同。設計如圖實驗裝置（夾持裝置略去），在500℃時隔絕空氣加熱A中的硫酸亞鐵銨至分解完全，確定分解產物（鐵的氧化物、硫的氧化物、含氮物質、水）的具體成分（已知每個裝置中的藥品足量）。

（1）利用上述裝置完成該實驗，則該裝置的正確連接順序為_______________(用裝置下面的字母填連接順序，每個裝置都要使用）。加熱A前需要通入一段時間N2目的是_______________。

（2）若觀察到B中有白色沉淀生成，C中無明顯現象，則裝置C的作用為_______________,D中白色變為藍色，寫出B中發生反應的離子方程式_______________裝置B與裝置C能否互換_______________（填 “能”或“否”），原因是_______________（填“能”則不填此空）。

（3）A中固體完全分解后變為紅棕色粉末，某同學設計實驗驗證固體殘留物僅為Fe2O3，而不含FeO，請幫他完成表中內容（試劑，儀器和用品自選）。

實驗步驟	預期現象	結論
_______________	_______________	固本殘留物僅為Fe2O3

（4）硫酸亞鐵銨在500℃時隔絕空氣加熱完全分解，若E中收集到的氣體只有N2,A中固體殘留物Fe2O3的質量為80g,B中沉淀物質的量為2rnol,則生成N2的質量為_______________g。

（5）某含鉻(Cr2O72-）廢水用硫酸亞鐵銨溶液滴定處理，反應后鐵元素和鉻元素完全轉化為沉淀（沉淀中鉻元素化合價為+3),該沉淀經干燥后得到amolFeOFemCrnO3，不考慮處理過程中的實際損耗，則消耗硫酸亞鐵銨的物質的量為_______________mol(用a的代數式表示）。

Answer 1

【答案】ADCBE 實驗前通入氮氣是為了排除裝置內的空氣，防止對實驗造成干擾，減少實驗誤差 檢驗生成的氣體中是否有三氧化硫，并除去三氧化硫和氨氣 SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+ 否 若互換三氧化硫也會使B有白色沉淀生成，無法檢驗二氧化硫 取少量A中殘留物于試管中，加入適量稀硫酸，充分振蕩使其完全溶解，將溶液分成兩份，分別滴加高錳酸鉀溶液、KSCN溶液； 若高錳酸溶液不褪色，加入KSCN溶液變紅 14 2.5a

【解析】

硫酸亞鐵銨受熱分解產生的氣體產物可能為二氧化硫、三氧化硫、水、氨氣，A為硫酸亞鐵銨受熱分解的裝置，有水產生時應先用無水硫酸銅檢驗水，D為檢驗水的裝置，則A連D，氨氣為堿性氣體，極易溶于水，則氨氣能溶于C裝置中的溶液中，三氧化硫與水反應生成硫酸根，硫酸根與鋇離子結合生成白色沉淀硫酸鋇，由此可以檢驗并除去三氧化硫，C為檢驗三氧化硫并去除三氧化硫和氨氣的裝置，則D連C，二氧化硫在酸性溶液中溶解度極小，所以二氧化硫不溶于D，二氧化硫具有還原性，能被雙氧水氧化成硫酸根而能與氯化鋇生成硫酸鋇白色沉淀，由此可以檢驗二氧化硫，B為檢驗二氧化硫的裝置，則C連B，隨后B連 E，由此可知，裝置的正確連接順序為ADCBE。

（1）由分析可知，裝置的正確連接順序為ADCBE，實驗前通入氮氣是為了排除裝置內的空氣，防止對實驗造成干擾，減少實驗誤差，故答案為：ADCBE；實驗前通入氮氣是為了排除裝置內的空氣，防止對實驗造成干擾，減少實驗誤差；

（2）由分析知，C為檢驗三氧化硫并去除三氧化硫和氨氣的裝置，除去三氧化硫是為了避免對二氧化硫的檢驗造成干擾；B中雙氧水氧化二氧化硫并與氯化鋇生成沉淀的離子方程式為SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+；因為三氧化硫也能使B裝置中產生白色沉淀，則無法檢驗產生的氣體中是否含有二氧化硫，則裝置B與裝置C不能互換，故答案為：檢驗生成的氣體中是否有三氧化硫，并除去三氧化硫和氨氣；SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+；否；若互換三氧化硫也會使B有白色沉淀生成，無法檢驗二氧化硫；

（3）驗證固體殘留物僅為Fe2O3，而不含FeO，則需將固體物質溶于酸，然后檢驗鐵離子和亞鐵離子即可，實驗步驟為：取少量A中殘留物于試管中，加入適量稀硫酸，充分振蕩使其完全溶解，將溶液分成兩份，分別滴加高錳酸鉀溶液、KSCN溶液；預期現象：若高錳酸溶液不褪色，加入KSCN溶液變紅，故答案為：取少量A中殘留物于試管中，加入適量稀硫酸，充分振蕩使其完全溶解，將溶液分成兩份，分別滴加高錳酸鉀溶液、KSCN溶液；若高錳酸溶液不褪色，加入KSCN溶液變紅；

（4）Fe2O3的質量為80g，物質的量為0.5mol，則硫酸亞鐵銨的物質的量為1mol，硫原子的物質的量為2mol，而B裝置中時二氧化硫最后轉化成硫酸鋇2mol，由此可知產物中無三氧化硫，則硫酸亞鐵銨受熱分解的方程式為2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O，m（N2）= =14g，故答案為：14；

（5）1mol亞鐵離子被氧化后轉化成鐵離子，失去的電子為1mol，每生成1molCr3+轉移的電子為3mol，根據元素得失電子守恒有3n=m，由根據FeOFemCrnO3中化合價的代數和為0，有3m+3n=6，解得m=1.5，n=0.5，則根據鐵原子守恒，若得到amolFeOFemCrnO3需消耗硫酸亞鐵銨的物質的量為（1+m）a=（1+1.5）a=2.5amol，故答案為：2.5a。