Question

硫酸亚铁铵[(NH₄)₂Fe(SO₄)₂］是分析化学中的重要试剂，在不同温度下加热分解所得产物不同。设计如图实验装置（夹持装置略去），在500℃时隔绝空气加热A中的硫酸亚铁铵至分解完全，确定分解产物（铁的氧化物、硫的氧化物、含氮物质、水）的具体成分（已知每个装置中的药品足量）。

（1）利用上述装置完成该实验，则该装置的正确连接顺序为_______________(用装置下面的字母填连接顺序，每个装置都要使用）。加热A前需要通入一段时间N₂目的是_______________。

（2）若观察到B中有白色沉淀生成，C中无明显现象，则装置C的作用为_______________,D中白色变为蓝色，写出B中发生反应的离子方程式_______________装置B与装置C能否互换_______________（填 “能”或“否”），原因是_______________（填“能”则不填此空）。

（3）A中固体完全分解后变为红棕色粉末，某同学设计实验验证固体残留物仅为Fe₂O₃，而不含FeO，请帮他完成表中内容（试剂，仪器和用品自选）。

实验步骤	预期现象	结论
_______________	_______________	固本残留物仅为Fe2O3

（4）硫酸亚铁铵在500℃时隔绝空气加热完全分解，若E中收集到的气体只有N₂,A中固体残留物Fe₂O₃的质量为80g,B中沉淀物质的量为2rnol,则生成N₂的质量为_______________g。

（5）某含铬(Cr₂O₇^2-）废水用硫酸亚铁铵溶液滴定处理，反应后铁元素和铬元素完全转化为沉淀（沉淀中铬元素化合价为+3),该沉淀经干燥后得到amolFeO•Fe_mCr_nO₃，不考虑处理过程中的实际损耗，则消耗硫酸亚铁铵的物质的量为_______________mol(用a的代数式表示）。

Answer

ADCBE 实验前通入氮气是为了排除装置内的空气，防止对实验造成干扰，减少实验误差 检验生成的气体中是否有三氧化硫，并除去三氧化硫和氨气 SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+ 否 若互换三氧化硫也会使B有白色沉淀生成，无法检验二氧化硫 取少量A中残留物于试管中，加入适量稀硫酸，充分振荡使其完全溶解，将溶液分成两份，分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液； 若高锰酸溶液不褪色，加入KSCN溶液变红 14 2.5a

【解析】

硫酸亚铁铵受热分解产生的气体产物可能为二氧化硫、三氧化硫、水、氨气，A为硫酸亚铁铵受热分解的装置，有水产生时应先用无水硫酸铜检验水，D为检验水的装置，则A连D，氨气为碱性气体，极易溶于水，则氨气能溶于C装置中的溶液中，三氧化硫与水反应生成硫酸根，硫酸根与钡离子结合生成白色沉淀硫酸钡，由此可以检验并除去三氧化硫，C为检验三氧化硫并去除三氧化硫和氨气的装置，则D连C，二氧化硫在酸性溶液中溶解度极小，所以二氧化硫不溶于D，二氧化硫具有还原性，能被双氧水氧化成硫酸根而能与氯化钡生成硫酸钡白色沉淀，由此可以检验二氧化硫，B为检验二氧化硫的装置，则C连B，随后B连 E，由此可知，装置的正确连接顺序为ADCBE。

（1）由分析可知，装置的正确连接顺序为ADCBE，实验前通入氮气是为了排除装置内的空气，防止对实验造成干扰，减少实验误差，故答案为：ADCBE；实验前通入氮气是为了排除装置内的空气，防止对实验造成干扰，减少实验误差；

（2）由分析知，C为检验三氧化硫并去除三氧化硫和氨气的装置，除去三氧化硫是为了避免对二氧化硫的检验造成干扰；B中双氧水氧化二氧化硫并与氯化钡生成沉淀的离子方程式为SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+；因为三氧化硫也能使B装置中产生白色沉淀，则无法检验产生的气体中是否含有二氧化硫，则装置B与装置C不能互换，故答案为：检验生成的气体中是否有三氧化硫，并除去三氧化硫和氨气；SO2+H2O2+Ba2+=BaSO4↓+2H+；否；若互换三氧化硫也会使B有白色沉淀生成，无法检验二氧化硫；

（3）验证固体残留物仅为Fe2O3，而不含FeO，则需将固体物质溶于酸，然后检验铁离子和亚铁离子即可，实验步骤为：取少量A中残留物于试管中，加入适量稀硫酸，充分振荡使其完全溶解，将溶液分成两份，分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液；预期现象：若高锰酸溶液不褪色，加入KSCN溶液变红，故答案为：取少量A中残留物于试管中，加入适量稀硫酸，充分振荡使其完全溶解，将溶液分成两份，分别滴加高锰酸钾溶液、KSCN溶液；若高锰酸溶液不褪色，加入KSCN溶液变红；

（4）Fe2O3的质量为80g，物质的量为0.5mol，则硫酸亚铁铵的物质的量为1mol，硫原子的物质的量为2mol，而B装置中时二氧化硫最后转化成硫酸钡2mol，由此可知产物中无三氧化硫，则硫酸亚铁铵受热分解的方程式为2(NH4)2Fe(SO4)2Fe2O3+2NH3↑+N2↑+4SO2↑+5H2O，m（N2）= =14g，故答案为：14；

（5）1mol亚铁离子被氧化后转化成铁离子，失去的电子为1mol，每生成1molCr3+转移的电子为3mol，根据元素得失电子守恒有3n=m，由根据FeO•FemCrnO3中化合价的代数和为0，有3m+3n=6，解得m=1.5，n=0.5，则根据铁原子守恒，若得到amolFeO•FemCrnO3需消耗硫酸亚铁铵的物质的量为（1+m）a=（1+1.5）a=2.5amol，故答案为：2.5a。