Question

7．某同學設計了如下實驗確定鐵的含氧化合物X的化學式，同時制取FeSO₄•7H₂O．
Ⅰ．確定X的化學式
①稱取樣品22.8g，加足量稀硫酸使其完全溶解，配成250mL溶液A．
②取20.00mL溶液A于錐形瓶中，滴加KSCN試液，溶液變紅；繼續(xù)滴加雙氧水至過量，溶液紅色褪去，同時有氣泡產生．
③待氣泡消失后，用1.000 mol•L^-1 KI標準溶液滴定錐形瓶中的Fe³⁺，消耗KI標準溶液24.00mL．
Ⅱ．制取FeSO₄•7H₂O．
④取剩余溶液A，加入足量鐵粉并加熱，充分反應、趁熱過濾得濾液B．
⑤加熱濃縮濾液B，冷卻結晶、操作a、洗滌、操作b，獲得FeSO₄•7H₂O晶體．
回答相關問題：
（1）步驟①中“配成250mL溶液A”必需的玻璃儀器為：玻璃棒、燒杯、量筒、膠頭滴管以及250mL容量瓶．
（2）由實驗I計算出該氧化物的化學式是Fe₄O₅；
（3）步驟④中趁熱過濾的目的是減少過濾時硫酸亞鐵析出而損失．
（4）步驟⑤中操作a、b的名稱分別是過濾、干燥；
（5）步驟②中產生的氣泡有多種可能，請完成下列猜想．
猜想一：氣泡可能是SCN^-，的反應產物N₂、CO₂、SO₂或N₂、CO₂；
猜想二：氣泡還可能有O₂，理由是2H₂O₂═2H₂O+O₂↑（用化學方程式表示）．
（6）選用下列部分裝置，設計一個實驗來驗證猜想一成立．必需的裝置連接順序（按產物
氣流從左至右的方向）是：a→e（選填一個裝置編號），若觀察到e中變渾濁，即可證明猜想一成立，該設計存在的缺陷是但不能證明是CO₂還是SO₂還是CO₂、SO₂的混合氣體．

Answer 1

分析 （1）配成250mL溶液A溶液步驟為：計算、稱量、溶解、冷卻、轉移、洗滌、定容、搖勻等，根據(jù)配制步驟選擇使用的儀器；
（2）根據(jù)用1.000 mol•L^-1 KI標準溶液滴定錐形瓶中的Fe³⁺，消耗KI標準溶液24.00mL，計算出鐵的物質的量，在轉化成250mL溶液中鐵的物質的量，結合樣品22.8g計算氧的物質的量，根據(jù)鐵與氧的原子個數(shù)之比確定化學式；
（3）取剩余溶液A，加入足量鐵粉并加熱將三價鐵還原成二價鐵，充分反應趁熱過濾減少過濾時硫酸亞鐵析出而損失；
（4）加熱濃縮濾液B，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，獲得FeSO₄•7H₂O晶體；
（5）根據(jù)雙氧水易分解生成氧氣分析；
（6）根據(jù)CO₂、SO₂能使澄清石灰水變渾濁判斷．

解答 解：（1）配成250mL溶液A過程中使用的儀器有：托盤天平、藥匙、燒杯、玻璃棒、量筒、100mL容量瓶、膠頭滴管，所以必須使用的玻璃儀器為燒杯、玻璃棒、量筒、250mL容量瓶、膠頭滴管，故答案為：250mL容量瓶；
（2）取20.00mL溶液A，于錐形瓶中，滴加KSCN試液，溶液變紅；繼續(xù)滴加雙氧水至過量，溶液紅色褪去，同時有氣泡產生，待氣泡消失后，用1.000 mol•L^-1 KI標準溶液滴定錐形瓶中的Fe³⁺，消耗KI標準溶液24.00mL，由反應2Fe³⁺+2I^-═2Fe²⁺+I₂，則20.00mL溶液A中鐵的物質的量為：1.000 mol•L^-1×0.024mL=0.024mol，所以
250mL溶液中鐵的物質的量為=$\frac{0.024mol}{20}$×250=0.3mol，又樣品22.8g，所以氧的物質的量為$\frac{22.8-0.3×56}{16}$=0.375mol，則n（Fe）：n（O）=0.3：0.375=4：5，該氧化物的化學式是Fe₄O₅，故答案為：Fe₄O₅；
（3）取剩余溶液A，加入足量鐵粉并加熱將三價鐵還原成二價鐵，充分反應趁熱過濾減少過濾時硫酸亞鐵析出而損失；
故答案為：減少過濾時硫酸亞鐵析出而損失；
（4）加熱濃縮濾液B，冷卻結晶、過濾、洗滌、干燥，獲得FeSO₄•7H₂O晶體，故答案為：過濾、干燥；
（5）因為雙氧水易分解生成氧氣，所以氣泡還可能有O₂，反應方程式為：2H₂O₂═2H₂O+O₂↑，故答案為：O₂；2H₂O₂═2H₂O+O₂↑；
（6）因為CO₂、SO₂都能使澄清石灰水變渾濁，所以a→e，觀察到e中變渾濁，但不能證明是CO₂還是SO₂還是CO₂、SO₂的混合氣體，故答案為：e，e中變渾濁，不能證明是CO₂還是SO₂還是CO₂、SO₂的混合氣體．

點評 本題考查化學式的測定以及物質的制備，為高頻考點，把握實驗的步驟及其目的為解答的關鍵，側重分析與實驗能力的考查，題目難度中等．