Question

菠菜中含有一定量的草酸（HOOC-COOH）及草酸亞鐵，現通過實驗探究草酸和草酸亞鐵的性質．
Ⅰ．探究草酸的性質

（1）向圖甲裝置的A試管加入3mL乙醇，然后邊震蕩試管邊加入2mL濃硫酸和2mL草酸，按圖甲鏈接好裝置，加熱3～5分鐘，在B試管中有油狀液體產生．該現象說明了反應（填有機反應類型）

 

．導管口在B試管液面上側附近的原因

 

．
（2）已知草酸分解的化學方程式為H₂C₂O₄

175℃

H₂O+CO₂↑+CO↑．
通常情況下草酸是以二水合草酸晶體（熔點：101.5℃）的形式存在，現用乙裝置加熱二水合草酸晶體，驗證草酸的受熱分解產物，但有同學認為該裝置不合理．請你根據題給的某些物理常數和試驗目的，指出不合理的原因

 

、

 

； （回答兩條即可）
Ⅱ．探究草酸亞鐵的熱分解規律
將1.000克固體FeC₂O₄?2H₂O放在一個可稱量的容器中加熱灼燒，固體質量隨溫度升高而變化，測得數據如下表：

溫度/℃	25	300	350	400	500	600	900
固體質量/g	1.000	0.800	0.800	0.400	0.444	0.444	0.429

（1）寫出25～300℃時，固體發生變化的化學方程式

 

．
（2）500℃時，產物中氧元素的質量分數為

 

．
（3）寫出600～900℃時，發生變化的化學方程式

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：Ⅰ（1）草酸含羧基，類比乙醇和乙酸發生酯化反應，可知草酸和乙醇發生了酯化反應；不宜伸入試管B的溶液中是防止加熱不充分發生倒吸；
（2）二水合草酸晶體熔點低易液化，導管口方向不對；實驗目的是檢驗所有分解產物，根據裝置只能檢查二氧化碳，草酸易揮發，沒有除去草酸裝置；
ⅡFeC₂O₄﹒2H₂O帶有結晶水，在25～300℃失去的可能是全部結晶水，也有可能是部分結晶水，若結晶水全部失去，則：FeC₂O₄.2H₂O（s）

△   .

FeC₂O₄（s）+2H₂O（g），固體減少的質量等于其所含結晶水的質量，通過計算驗證；
350～400℃，FeC₂O₄進一步分解，質量減少一半，比較FeC₂O₄與鐵的氧化物的相對分子質量，只有FeO符合要求，可得出在350～400℃時發生反應化學方程式：在400～500℃，FeO在灼燒過程中質量增加，可能是與空氣中的氧氣反應生成高價的氧化物．600～900℃的過程中固體質量又減少，由此推測固體物質可能發生如下變化：6FeO～3Fe₂O₃（結合氧原子）～2Fe₃O₄（再失去氧原子），對表中的數據進行驗證．

解答： 解：Ⅰ（1）草酸含羧基，類比乙醇和乙酸發生酯化反應，可知草酸和乙醇發生了酯化反應；不宜伸入試管乙的溶液中是為了防止加熱不充分發生倒吸，
故答案為：酯化反應（或取代反應）；防止加熱不充分而倒吸；
 （2）二水合草酸晶體熔點低易液化，導管口方向不對；實驗目的是檢驗所有分解產物，根據裝置只能檢查二氧化碳，草酸易揮發，沒有除去草酸裝置；
故答案為：二水合草酸晶體的熔點低，未分解之前就已經熔化并向試管口流動，不能完成分解實驗；該裝置只能檢驗一種分解產物（CO₂），不能檢驗是否有其他分解產物；在未洗氣的情況下將產物通入澄清的石灰水，還可能因草酸蒸汽與石灰水反應生成了草酸鈣沉淀而對實驗有干擾．（任答兩條即可）
II．（1）FeC₂O₄﹒2H₂O帶有結晶水，在25～300℃失去的可能是全部結晶水，也有可能是部分結晶水，若結晶水全部失去，則：FeC₂O₄.2H₂O（s）

△   .

FeC₂O₄（s）+2H₂O（g）
             180                        36
             1.000g                     m
m=

1.000g×36

180

=0.2g，
固體減少的質量等于其所含結晶水的質量，因此推測正確；
故答案為：FeC₂O₄.2H₂O

△   .

FeC₂O₄+2H₂O；
（2）350～400℃，FeC₂O₄進一步分解，質量減少一半，比較FeC₂O₄與鐵的氧化物的相對分子質量，只有FeO符合要求，可得出在350～400℃時發生反應化學方程式：FeC₂O₄

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑；
在400～500℃，FeO在灼燒過程中質量增加，可能是與空氣中的氧氣反應生成高價的氧化物．600～900℃的過程中固體質量又減少，由此推測固體物質可能發生如下變化：6FeO～3Fe₂O₃（結合氧原子）～2Fe₃O₄（再失去氧原子），對表中的數據進行驗證：
2FeO～Fe₂O₃ △m（增加）
144           16
0.400g       

16×0.400g

144

≈0.044g=0.444g-0.400g
3Fe₂O₃～2Fe₃O₄△m（減少）
 480             16
 0.444g        

16×0.444g

480

≈0.015g=（0.444-0.429）g
符合要求．因此500℃時的產物為Fe₂O₃，氧元素的質量分數為30%，600～900℃時發生變化的化學方程式為
6Fe₂O₃

△   .

4Fe₃O₄+O₂↑；
故答案為：30%；
（3）600～900℃時發生變化的化學方程式為6Fe₂O₃

△   .

4Fe₃O₄+O₂↑；
故答案為：6Fe₂O₃

△   .

4Fe₃O₄+O₂↑．

點評：本題考查物質性質探究實驗，意在考查考生的基本實驗能力及實驗數據分析能力，難度較大，要進行合理假設結合數據進行驗證，需要熟悉鐵的氧化物之間的轉化，否則假設就變得困難．