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(shè)計一驗證性實驗．（注：忽略氣體吸收過程中的熱效應(yīng)）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(shù)據(jù)及有關(guān)結(jié)果如下：
Ⅰ、準確稱取6.08g無水FeSO₄；
Ⅱ、裝置F總質(zhì)量在實驗結(jié)束時增加了0.16g，且其溶液中只有一種溶質(zhì)；
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(chǎn)生等物質(zhì)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(shù)時BE兩儀器內(nèi)液面要相平．
③待氣體冷卻到室溫時再讀數(shù)．
（5）通過計算，推斷出該條件下反應(yīng)的化學(xué)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(fā)生反應(yīng)，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(jù)氣體的制備和收集按照發(fā)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(zhì)量在實驗結(jié)束時增加了0.16g，且其溶液中只有一種溶質(zhì)，所以三氧化硫通入飽和亞硫酸氫鈉中發(fā)生反應(yīng)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(yīng)裝置內(nèi)氣體的溫度應(yīng)恢復(fù)到室溫，調(diào)節(jié)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(zhì)量差為16g，裝置F總質(zhì)量在實驗結(jié)束時增加了0.16g，說明反應(yīng)生成的SO₃物質(zhì)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(zhì)的量是$\frac{6.08g}{152g/mol}$=0.04mol，利用鐵元素守恒得生成Fe₂O₃的物質(zhì)的量是0.02mol；通過質(zhì)量守恒即可計算生成SO₂的物質(zhì)的量是0.03mol．

解答 解：（1）氣體的制備和收集按照發(fā)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(zhì)量在實驗結(jié)束時增加了0.16g，且其溶液中只有一種溶質(zhì)，所以三氧化硫通入飽和亞硫酸氫鈉中發(fā)生反應(yīng)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(chǎn)生等物質(zhì)的量的SO₂氣體，故答案為：產(chǎn)生等物質(zhì)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(yīng)裝置內(nèi)氣體的溫度應(yīng)恢復(fù)到室溫，調(diào)節(jié)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(fā)生方程式為：SO₃+NaHSO₃=NaHSO₄+SO₂↑，則1molSO₃與1molSO₂的質(zhì)量差為16g，裝置F總質(zhì)量在實驗結(jié)束時增加了0.16g，說明反應(yīng)生成的SO₃物質(zhì)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(zhì)的量是$\frac{6.08g}{152g/mol}$=0.04mol，利用鐵元素守恒得生成Fe₂O₃的物質(zhì)的量是0.02mol；通過質(zhì)量守恒即可計算生成SO₂的物質(zhì)的量是$\frac{6.08-0.01×80-32×0.005-160×0.02}{64}$=0.03mol，反應(yīng)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(zhì)的組成和實驗數(shù)據(jù)的處理，做題時注意把握實驗基礎(chǔ)知識，充分利用有關(guān)數(shù)據(jù)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(yīng)生成的二氧化硫，否則會導(dǎo)致計算錯誤．