Question

9．綠礬受熱分解后的產(chǎn)物為不含硫元素的固體A、SO₂、SO₃和H₂O．回答下列問題：
（1）綠礬受熱分解后，鐵元素的化合價在分解前后是否發(fā)生了變化是（填“是”或“否”），其理由是綠礬分解產(chǎn)物中有SO₂，硫元素化合價降低，必有元素化合價升高．
（2）在FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄三種化合物中，與等質(zhì)量Fe元素相結(jié)合的氧元素的質(zhì)量比是6：9：8．
（3）將8gFe₂O₃投入150mL某濃度的稀硫酸中，再投入7g鐵粉收集到1.68LH₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），同時，F(xiàn)e和Fe₂O₃均無剩余，為了中和過量的硫酸，且使溶液中鐵元素完全沉淀，共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL．則原硫酸的物質(zhì)的量濃度是多少？
（4）由圖示可知，m mol鐵與過量的硝酸（ρ=1.32g/cm³）反應(yīng)，反應(yīng)放出n L氣體（體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定），其還原產(chǎn)物主要是NO₂、NO；此時溶液中Fe元素的存在形式是Fe³⁺，n 的值是多少？

Answer 1

分析 （1）綠礬（ FeSO₄•7H₂O ）中硫的化合價為+6價，反應(yīng)生成了二氧化硫，化合價降低了，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特征可知，一定有元素的化合價升高，據(jù)此判斷；（2）由三個化學(xué)式可知，鐵原子的個數(shù)分別為1、2、3，則求得最小公倍數(shù)為6，得到如下關(guān)系式：6FeO、3Fe2O3、2Fe3O4，即三種化合物中，含有等質(zhì)量的鐵，進行解答；
（3）Fe和Fe₂O₃均無剩余，而硫酸過量，加入氫氧化鈉溶液使溶液中鐵元素完全沉淀，最終溶液中的溶質(zhì)是Na₂SO₄，由鈉離子守恒可知n（NaOH）=2n（Na₂SO₄），由硫酸根守恒可知n（Na₂SO₄）=n（H₂SO₄），再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算；
（4）依據(jù)圖象可知，密度為1.32g/cm³的硝酸溶液與鐵反應(yīng)生成的還原產(chǎn)物NO₂、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約各占50%，設(shè)生成的氣體的總的物質(zhì)的量為nmol，依據(jù)得失電子守恒計算生成氣體的物質(zhì)的量．

解答 解：（1）綠礬（ FeSO₄•7H₂O ）中硫的化合價為+6價，反應(yīng)生成了二氧化硫，化合價降低了，根據(jù)氧化還原反應(yīng)的特征可知，一定有元素的化合價升高，所以可以判斷有鐵元素的化合價在反應(yīng)過程中升高了，
故答案為：是； 綠礬分解產(chǎn)物中有SO₂，硫元素化合價降低，必有元素化合價升高；
（2）根據(jù)最小公倍數(shù)法求得：6FeO、3Fe2O3、2Fe3O4，即三種化合物中，含有等質(zhì)量的鐵，由題意可知，與等質(zhì)量鐵元素相結(jié)合的氧元素的質(zhì)量比，就是氧原子的個數(shù)比，即為6：9：8，故答案為：6：9：8；
（3）Fe和Fe₂O₃均無剩余，而硫酸過量，加入氫氧化鈉溶液使溶液中鐵元素完全沉淀，最終溶液中的溶質(zhì)是Na₂SO₄，由鈉離子守恒可知：n（NaOH）=2n（Na₂SO₄）=0.15L×4mol/L=0.6mol，故n（Na₂SO₄）=0.3mol，由硫酸根守恒可知n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄）=0.3mol，則c（H₂SO₄）=$\frac{0.3mol}{0.15L}$=2 mol•L^-1，故答案為：2 mol•L^-1；
（4）依據(jù)圖象可知，密度為1.32g/cm³的硝酸溶液與鐵反應(yīng)生成的還原產(chǎn)物NO₂、NO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大約各占50%，硝酸過量生成鐵離子，設(shè)生成氣體物質(zhì)的量為nmol，則二氧化氮和一氧化氮各占0.5n，依據(jù)得失電子守恒規(guī)律得：m×3=0.5×n×1+0.5×n×3，解得n=1.5mmol，標(biāo)況下的體積為：1.5mmol×22.4L/mol=33.6mL，故答案為：NO₂、NO；Fe³⁺；33.6m（L）．

點評 本題考查物質(zhì)的量濃度計算、化學(xué)方程式有關(guān)計算，清楚發(fā)生的反應(yīng)是關(guān)鍵，注意利用守恒思想進行計算，側(cè)重對解題方法與學(xué)生思維能力的考查，難度中等．