Question

【題目】某化學(xué)興趣小組進(jìn)行草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)分解的實(shí)驗(yàn)探究。

（猜想）草酸亞鐵晶體分解會(huì)產(chǎn)生 CO、CO2 和 H2O 三種氣體。

（實(shí)驗(yàn)方案）按照上圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(夾持裝置未畫(huà)出)。

（問(wèn)題討論）

（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前需要先鼓入一段時(shí)間的 N2，該操作的目的為________________；

（2）C 中氫氧化鈉溶液的作用是__________________；

（3）E 中堿石灰的作用是__________________；

（結(jié)果分析）

（4）定性

①證明分解產(chǎn)物中存在 CO 的現(xiàn)象是______________________；

②小明認(rèn)為應(yīng)增加 H 裝置，則 H 裝置應(yīng)放在____________兩個(gè)裝置之間，若觀(guān)察 到____________，則證明有水生成；

（5）定量分析(假定每一步反應(yīng)進(jìn)行完全)：取 3.6g 草酸亞鐵晶體進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)，測(cè)得裝置A 硬質(zhì)玻璃管中殘余1.44g 黑色固體FeO，裝置F 中硬質(zhì)玻璃管固體質(zhì)量減輕0.32g，則草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)分解得到的 CO 的質(zhì)量為__________________；

（反思評(píng)價(jià)）

（6）從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是_______________；

（7）文獻(xiàn)顯示，FeC2O42H2O 受熱分解時(shí)，固體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線(xiàn)如下圖所示，寫(xiě)出加熱到 400℃ 時(shí)，FeC2O42H2O 受熱分解的化學(xué)方程式___________________。

根據(jù)圖像，若有3.6gFeC2O42H2O 在敞口環(huán)境中充分加熱，最終得到紅棕色固體 1.60g， 則該物質(zhì)的化學(xué)式為____________。由此，你認(rèn)為進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)需要注意的事項(xiàng)是_____________。

Answer 1

【答案】將裝置內(nèi)的空氣排盡，防止發(fā)生爆炸或空氣中的二氧化碳、水蒸氣干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果 吸收反應(yīng)生成的二氧化碳 吸收水蒸氣 裝置F中由黑色變?yōu)榧t色，澄清石灰水變渾濁 AB 無(wú)水硫酸銅變藍(lán) 0.56g 缺少尾氣處理裝置 Fe2O3 FeC2O42H2O分解實(shí)驗(yàn)應(yīng)在密閉容器中進(jìn)行

【解析】

問(wèn)題討論：（1）實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，需要鼓入一段時(shí)間的氮?dú)猓瑢⒀b置內(nèi)的空氣排盡，因?yàn)椴菟醽嗚F晶體分解會(huì)產(chǎn)生 CO、CO2 和 H2O 三種氣體，一氧化碳具有可燃性，混有一定量的空氣，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸，同時(shí)空氣中的二氧化碳、水蒸氣可能會(huì)干擾試驗(yàn)結(jié)果，故填：將裝置內(nèi)的空氣排盡，防止發(fā)生爆炸或空氣中的二氧化碳、水蒸氣干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果；

（2）氫氧化鈉能與反應(yīng)生成的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，故C 中氫氧化鈉溶液的作用是：吸收反應(yīng)生成的二氧化碳；

（3）堿石灰具有吸水性，可以吸收水蒸氣，故E 中堿石灰的作用是：吸收水蒸氣；

結(jié)果

（4）①一氧化碳能與氧化銅在加熱的條件下反應(yīng)生成銅和二氧化碳，氧化銅為黑色，銅為紅色，且反應(yīng)生成的二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，故證明分解產(chǎn)物中存在 CO 的現(xiàn)象是：裝置F中由黑色變?yōu)榧t色，澄清石灰水變渾濁；

②無(wú)水硫酸銅遇水變藍(lán)，故該裝置可以證明有水生成，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)首先證明水的存在，因?yàn)闅怏w會(huì)從溶液中攜帶水蒸氣，干擾實(shí)驗(yàn)結(jié)果，故應(yīng)將其放在A、B裝置之間，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)則證明有水生成，故填：AB，無(wú)水硫酸銅變藍(lán)；

（5）裝置F中硬質(zhì)玻璃管固體質(zhì)量減輕0.32g，說(shuō)明氧化銅與一氧化碳在加熱的條件下反應(yīng)生成了銅和二氧化碳，減少的質(zhì)量就是氧化銅中氧元素的質(zhì)量，設(shè)草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)分解得到的 CO 的質(zhì)量為x

x=0.56g；

反思評(píng)價(jià)：（6）一氧化碳有毒，未反應(yīng)的一氧化碳排放到空氣中，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，故應(yīng)增加尾氣處理裝置，故填：缺少尾氣處理裝置；

（7）由圖可知，加熱到 400℃ 時(shí)，生成固體的質(zhì)量為1.44g，設(shè)該固體的化學(xué)式為FemOn，該固體物質(zhì)中鐵元素的質(zhì)量為：，氧元素的質(zhì)量為：1.44g-1.12g=0.32g，56m：16n=1.12g：0.32g，m：n=1:1，故該固體的化學(xué)式為：FeO，草酸亞鐵晶體分解還產(chǎn)生了 CO、CO2 和 H2O 三種氣體，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：；

3.6g FeC2O42H2O中鐵元素的質(zhì)量為：，該紅棕色固體中氧元素的質(zhì)量為：1.60g-1.12g=0.48g，設(shè)該紅棕色物質(zhì)的化學(xué)式為：FeaOb，56a：16b=1.12g：0.48g，a：b=2:3，該紅棕色固體的化學(xué)式為：Fe2O3；

由此可知，FeO容易與氧氣反應(yīng)被氧化，故進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)在密閉環(huán)境中進(jìn)行。