Question

將固體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：

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

根據以上數據進行計算和分析，完成下列填空：

（1）寫出25～300 ℃時固體發生變化的化學方程式                               ，判斷理由是                                        。

（2）350～400 ℃時固體發生變化得到的產物是                                   ，物質的量之比為           。

（3）500 ℃時產物的含氧質量分數為        。

（4）寫出600～900 ℃時固體發生變化的化學方程式                                。

Answer 1

(1)             固體減少的質量剛好等于FeC2O4·2H2O中所含的結晶水的質量

(2)FeO、CO、CO₂     1∶1∶1

(3)30%

(4)

解析:

(1)通過計算可知固體減少的質量剛好等于1.000 g FeC₂O₄·2H₂O中所含結晶水的質量，即可確定反應中失去的是H₂O。

(2)在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，只有剩余固體為FeO符合要求，由反應式：

得生成物的物質的量之比為1∶1∶1。

(3)(4)問是有緊密聯系的，在400~500 ℃，FeO在灼燒過程中質量增加，可能是結合空氣中的氧生成高價的氧化物，600~900 ℃過程中固體質量又減小，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)，用表中的數據進行驗證：

2FeO~Fe₂O₃                                                                                                                                    Δm(增加)

144                                                                               16

0.400                                                                            0.444-0.400=0.044

3Fe₂O₃~2Fe₃O₄                                                                                                                           Δm(減少)

480                                                                               16

0.444                                                                            0.444-0.429=0.015

由上可知符合要求，因此500 ℃時產物為Fe₂O₃，含氧的質量分數為30%，600~900 ℃時的反應式為：

由以上分析可知FeC₂O₄·2H₂O在加熱灼燒過程中經過一個復雜的變化過程，即由FeC₂O₄·2H₂O→FeC₂O₄→FeO→Fe₂O₃→Fe₃O₄。將上述的過程繪制成如下圖所示，更能方便地看清整個變化過程。

           

FeC₂O₄·2H₂O受熱分解的質量變化