Question

(10分)聚合硫酸鐵(SPFS)是一種新型的飲用水處理劑和城市污水凈化劑，其化學(xué)組成可表示為[Fe2(OH)n(SO4)3 － ]m 。某研究小組將聚合硫酸鐵在一定條件下加熱完全分解，對(duì)所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)室常用儀器、用品和以下試劑完成驗(yàn)證和探究過程(已知SO3的熔點(diǎn)為16.8 ℃)。

試劑：1.0 mol·L－1的鹽酸、1.0 mol·L－1的KMnO4溶液、 0.1 mol·L－1的BaCl2溶液、20%的KSCN溶液、品紅溶液、蒸餾水、冰水。

（1）聚合硫酸鐵中鐵元素的化合價(jià)是________

（2）固體產(chǎn)物成分的探究

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

實(shí)驗(yàn)步驟	現(xiàn)象
步驟1：取適量的固體產(chǎn)物于試管中，加入足量1.0 mol·L－1的鹽酸，充分振蕩使固體完全溶解。	固體溶解，沒有觀察 到氣泡，溶液呈黃色
步驟2：取少量步驟1所得溶液于試管中，加入適量20%的KSCN溶液振蕩	溶液呈血紅色
步驟3：另取少量步驟1所得溶液于試管中，滴入少量1.0 mol·L－1的KMnO4溶液，振蕩。	KMnO4的紫紅色不褪去

【思考與判斷】 根據(jù)上面的信息，可以確定固體產(chǎn)物的成分是________；

步驟1中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

（3）氣體產(chǎn)物成分的探究(不考慮水蒸氣)

【提出假設(shè)】 假設(shè)1：所得氣體的成分是SO3 假設(shè)2：所得氣體的成分是SO2、O2

假設(shè)3：所得氣體的成分是

【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證假設(shè)】按下表的實(shí)驗(yàn)步驟寫出預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：將少量氣體產(chǎn)物通入盛有適量品紅溶液的試管中，觀察溶液的顏色變化，然后加熱再觀察溶液的顏色變化	①   ②
步驟2：將氣體產(chǎn)物緩緩?fù)ㄟ^浸在冰水中的U形管(如圖)，然后在U形管中加入適量0.1 mol·L－1的BaCl2溶液，充分振蕩	結(jié)合步驟1中的②

 

Answer 1

（1）＋3 (1分)　

（2）Fe2O3 (1分)　 Fe2O3＋6H＋＝ 2Fe3＋＋3H2O (2分)　

（3）SO3、SO2、O2 (2分)

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
	①若品紅溶液不褪色，則假設(shè)1成立 (1分) ②若品紅溶液褪色,加熱后又恢復(fù)紅色，則假設(shè)2或3成立 (1分)
	結(jié)合步驟1中的②： ①若無白色沉淀生成，則假設(shè)2成立 (1分) ②若有白色沉淀生成，則假設(shè)3成立 (1分)

【解析】

試題分析：（1）在任何化合物中所有元素正負(fù)化合價(jià)代數(shù)和為0，由于聚合硫酸鐵化學(xué)式是[Fe2(OH)n(SO4)3 － ]m，所以其中鐵元素的化合價(jià)是[2×(3- )+n]÷2=+3；（2）固體完全溶解在鹽酸中，沒有觀察到氣泡，溶液呈黃色，則固態(tài)是Fe2O3；在步驟1中Fe2O3與鹽酸發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Fe2O3＋6H＋＝ 2Fe3＋＋3H2O；（3）根據(jù)題意可知：假設(shè)3：所得氣體的成分是SO3、SO2、O2；步驟1：將少量氣體產(chǎn)物通入盛有適量品紅溶液的試管中，觀察溶液的顏色變化，然后加熱再觀察溶液的顏色變化，①若品紅溶液不褪色，則假設(shè)1成立；②若品紅溶液褪色,加熱后又恢復(fù)紅色，則假設(shè)2或3成立；步驟2：將氣體產(chǎn)物緩緩?fù)ㄟ^浸在冰水中的U形管(如圖)，然后在U形管中加入適量0.1 mol·L－1的BaCl2溶液，充分振蕩，結(jié)合步驟1中的②：①若無白色沉淀生成，則假設(shè)2成立；②若有白色沉淀生成，則假設(shè)3成立 。

考點(diǎn)：考查聚合硫酸鐵中Fe元素化合價(jià)的確定、分解產(chǎn)物的成分的確定的知識(shí)。