Question

某同學(xué)為探究濃硫酸的性質(zhì)，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)裝置圖。檢查好裝置的氣密性后，向燒瓶A中加入過量的鐵粉、炭粉，再滴加濃硫酸。

（1）在未點(diǎn)燃酒精燈前，該同學(xué)觀察到B中沒有出現(xiàn)明顯的現(xiàn)象，這是因?yàn)開____________；點(diǎn)燃酒精燈后，燒瓶?jī)?nèi)可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：

2Fe+6H₂SO₄(濃)Fe₂(SO₄)₃+3SO₂↑+6H₂O

C+2H₂SO₄(濃)CO₂↑+2SO₂↑+2H₂O

隨著反應(yīng)的進(jìn)行，還可能發(fā)生其他反應(yīng)，試寫出其中兩個(gè)反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式：________

____________________________________________________________________。

（2）當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后，在C瓶中觀察到有白色沉淀產(chǎn)生，該沉淀是_______（填化學(xué)式），在點(diǎn)燃E處產(chǎn)生的氣體之前要先進(jìn)行驗(yàn)純，請(qǐng)簡(jiǎn)述操作及有關(guān)現(xiàn)象______________。

（3）在燒瓶中加入碳粉，可以使E處產(chǎn)生氣體的速率加快，原因是：________________。

（4）反應(yīng)結(jié)束后，安裝好過濾裝置。先用少量熱水通過過濾器，以提高它的溫度，然后將燒瓶中的溶液趁熱過濾。將濾液轉(zhuǎn)入試管中，用橡皮塞塞住管口，靜置、冷卻，可以看到硫酸亞鐵晶體在試管中結(jié)晶析出。將析出的晶體過濾、干燥、稱重，得硫酸亞鐵晶體2.69 g。將全部晶體轉(zhuǎn)入硬質(zhì)玻璃管，高溫加熱至質(zhì)量恒定不變。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，測(cè)得產(chǎn)生的氣體為0.112 L。

已知：硫酸亞鐵晶體在受熱時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：

2FeSO₄·xH₂OFe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+2xH₂O。請(qǐng)回答：

①提高過濾器溫度的目的是__________________；

②用橡皮塞塞住管口是為了_________________；

③求該晶體中所含結(jié)晶水的個(gè)數(shù)（要求寫出計(jì)算過程）。

Answer 1

（1）常溫下，F(xiàn)e遇濃硫酸鈍化，而C不與濃硫酸反應(yīng)。2Fe³⁺+Fe====3Fe²⁺; Fe+2H⁺====Fe²⁺+H₂↑。（其他合理答案也可）（2）BaSO₄，用一只小試管收集從玻璃尖嘴管排出的氣體，收集滿后用大拇指堵住試管口，靠近酒精燈火焰，移開手指，如果聽到尖銳的爆鳴聲說明氣體不純，如果聽到噗的一聲，證明氣體已純凈，可以進(jìn)行點(diǎn)燃。（3）鐵與碳在硫酸中形成了原電池，加快反應(yīng)速率。（4）①防止溶液冷卻，晶體在漏斗中析出；②防止空氣進(jìn)入，使亞鐵離子氧化。

③2FeSO₄·xH₂OFe₂O₃+SO₂↑+SO₃↑+2xH₂O

        2mol                                           22.4 L

                           0.112 L

x=6.5。

解析：（1）Fe遇冷的濃H₂SO₄鈍化，炭與冷的濃H₂SO₄不反應(yīng)。當(dāng)硫酸濃度變稀后，溶液中的Fe³⁺、H⁺均能與Fe反應(yīng)，2Fe³⁺+Fe====3Fe²⁺,2H⁺+Fe====H₂↑+Fe²⁺。（2）反應(yīng)一段時(shí)間后，進(jìn)入C中的SO₂與Ba(NO₃)₂溶液反應(yīng)生成BaSO₄沉淀。檢驗(yàn)氣體是否純凈的操作是：用一只小試管收集從玻璃尖嘴管排出的氣體，收集滿后用大拇指堵住試管口，靠近酒精燈火焰，移開手指，如果聽到尖銳的爆鳴聲說明氣體不純，如果聽到噗的一聲，證明氣體已純凈，可以點(diǎn)燃。（3）加入碳粉后形成了以Fe為負(fù)極的原電池，生成H₂的反應(yīng)速率加快。（4）①分析不提高過濾器溫度會(huì)出現(xiàn)的結(jié)果，提高過濾器溫度的目的是為了防止過濾時(shí)FeSO₄在漏斗中結(jié)晶析出。②分析不用橡皮塞塞住管口是為了防止空氣中的O₂將FeSO₄氧化。③SO₃在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為固態(tài)。

FeSO₄·xH₂O—SO₂↑,

(152+18x) g        11.2 L?

    2.69 g             0.112 L

解得x=6.5。