Question

2．草酸亞鐵（FeC₂O₄）是一種重要的化工原料，加熱草酸亞鐵可得到CO、CO₂和FeO．某研究小組欲在實驗室中通過實驗驗證上述結論的正確性，設計了如下實驗裝置并進行實驗（加熱儀器未畫出）．

（1）確定該裝置氣密性良好的實驗操作和現象是用酒精燈微熱A處的硬質玻璃管，觀察到F處有氣泡產生，停止加熱后觀察到F中的導管內有一端水柱；該套裝置中有明顯的不足之處，不足之處是缺少尾氣處理裝置．
（2）A中反應的化學方程式為：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+FeO；
（3）A、E兩外均需要加熱，其加熱的先后順序是先加熱A，后加熱E；裝置B的作用是檢驗并除去CO₂；C的作用是檢驗CO₂是否除盡；D中試劑是濃硫酸，若不是通過觀察E中現象的變化來判斷氣體產物中有CO，則判斷氣體產物中有CO的實驗現象是C中無明顯現象而F中石灰水變渾濁；
（4）某同學取適量的A中已充分分解后的固體溶于已除去溶解氧的純稀硫酸中，無意中他將幾滴KSCN溶液加入到該溶液中，結果發現溶液變紅色，經過思考后他認為導致溶液變紅色的原因可能是：①生成的FeO被O₂氧化；②草酸亞鐵中混有+3價的鐵的化合物．為驗證假設①的正確性，只需要對上述裝置進行改進即可，改進的方法是將A中硬質玻璃管的橡皮塞改為連接有導管及止水夾的橡皮塞，加熱A處前先向裝置內通入一段時間的N₂．

Answer 1

分析 （1）微熱A裝置中的玻璃管，通過F中是否有氣泡及導管中是否形成水柱進行判斷裝置的氣密性；該反應中生成的CO有毒，需要使用尾氣吸收裝置；
（2）加熱草酸亞鐵可得到CO、CO₂和FeO，據此寫出反應的化學方程式；
（3）E出在加熱條件下反應，若CO純度不足會發生爆炸，所以先加熱A將裝置中空氣排凈，再加熱E；裝置B中的氫氧化鋇溶液用于檢驗并除去二氧化碳，裝置C用于檢驗二氧化碳是否除盡，避免干擾CO的檢驗；裝置D盛放濃硫酸，用于干燥CO氣體；裝置C澄清石灰水沒有變渾濁，證明二氧化碳已經除盡，若裝置F中澄清石灰水變渾濁，則證明混合氣體中含有CO；
（4）將幾滴KSCN溶液加入到該溶液中，結果發現溶液變紅色，說明溶液中含有鐵離子，可能是生成的氧化亞鐵被氧氣氧化，也可能是原草酸亞鐵中含有+3價的鐵的化合物；若驗證假設①的正確性，實驗前用氮氣將裝置中的空氣排凈即可，據此設計方案．

解答 解：（1）用酒精燈微熱A處的硬質玻璃管，若裝置氣密性良好，則會觀察到F處有氣泡產生，停止加熱后F中的導管內有一端水柱；加熱草酸亞鐵可得到CO、CO₂和FeO，CO是一種有毒氣體，多余的氣體需要不能直接排放，該裝置中缺少尾氣處理裝置，
故答案為：用酒精燈微熱A處的硬質玻璃管，觀察到F處有氣泡產生，停止加熱后觀察到F中的導管內有一端水柱；缺少尾氣處理裝置；
（2）加熱草酸亞鐵可得到CO、CO₂和FeO，反應的化學方程式為：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+FeO，
故答案為：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+FeO；
（3）E的反應需要加熱，若CO純度不足會發生爆炸現象，所以應該先加熱A將裝置中空氣排凈，再加熱E，順序不能顛倒；
二氧化碳能夠與氫氧化鋇反應生成白色沉淀，所以裝置B中的氫氧化鋇溶液用于檢驗并除去二氧化碳；
裝置F用于檢驗CO被氧化后生成的二氧化碳，所以原氣體中的二氧化碳必須除盡，所以裝置C用于檢驗二氧化碳是否除盡，避免干擾CO的檢驗；
裝置E中用CO與CuO在加熱條件下反應，氣體必須是干燥的，所以裝置D盛放濃硫酸，用于干燥CO氣體；
當裝置C澄清石灰水沒有變渾濁時，證明原混合氣體中的二氧化碳已經除盡，若裝置F中澄清石灰水還變渾濁，則證明混合氣體中含有CO，
故答案為：先加熱A，后加熱E；檢驗并除去CO₂；檢驗CO₂是否除盡；濃硫酸；C中無明顯現象而F中石灰水變渾濁；
（4）取適量的A中已充分分解后的固體溶于已除去溶解氧的純稀硫酸中，將幾滴KSCN溶液加入到該溶液中，結果發現溶液變紅色，說明溶液中含有鐵離子，亞鐵離子容易被氧化，可能是生成的氧化亞鐵被裝置中的氧氣氧化，也可能是原草酸亞鐵樣品中混有+3價的鐵的化合物；
若驗證假設①的正確性，實驗前用氮氣將裝置中的空氣排凈即可，改進方法為：將A中硬質玻璃管的橡皮塞改為連接有導管及止水夾的橡皮塞，加熱A處前先向裝置內通入一段時間的N₂，
故答案為：草酸亞鐵中混有+3價的鐵的化合物；將A中硬質玻璃管的橡皮塞改為連接有導管及止水夾的橡皮塞，加熱A處前先向裝置內通入一段時間的N₂．

點評 本題考查了探究物質組成及性質實驗方案的設計，題目難度中等，明確實驗目的及化學實驗基本操作方法為解答關鍵，注意掌握性質實驗方案的設計方法，試題充分考查了學生的分析、理解能力及化學實驗能力．