Question

17．草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O）是一種淺黃色固體，難溶于水，受熱易分解，是生產(chǎn)鋰電池的原材料，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物，并用熱重法（TG）確定其分解后所得固體產(chǎn)物的組成，探究過(guò)程如下：
【查閱資料】（1）草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O，CO，CO₂．
（2）無(wú)水硫酸銅為白色粉末，遇到水蒸氣會(huì)變成藍(lán)色結(jié)晶水合物（CuSO₄•5H₂O）．
（3）氫氧化鈣微溶于水，常溫條件下100g水中最多溶解0.02gCa（OH）₂．
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

（1）從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是沒(méi)有處理尾氣．
（2）可選擇以下實(shí)驗(yàn)裝置中的乙（選填“甲”或“乙”）作為虛線框中的“熱分解裝置”．

【問(wèn)題討論】
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到B中白色無(wú)水硫酸銅粉末變成藍(lán)色，E中紅色粉末變黑色現(xiàn)象，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物有H₂O、CO₂和CO．E中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）該興趣小組進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，先點(diǎn)燃熱分解裝置中的酒精燈，一段時(shí)間后再點(diǎn)燃E處的酒精燈，原因是把裝置中的空氣排盡，避免一氧化碳和空氣混合達(dá)到爆炸極限時(shí)，加熱時(shí)發(fā)生爆炸．
（5）有小組同學(xué)提出，上述現(xiàn)象不能證明草酸亞鐵晶體分解生成了CO，理由是分解生成了二氧化碳應(yīng)除去．
【數(shù)據(jù)分析】（6）稱(chēng)取3.60g草酸亞鐵晶體FeC₂O₄•2H₂O（相對(duì)分子質(zhì)量是180）用熱重法對(duì)其進(jìn)行熱分解，得到剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如圖丙所示，請(qǐng)分析該圖回答下列問(wèn)題：
①過(guò)程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
②300℃時(shí)剩余固體只有一種且是鐵的氧化物，試通過(guò)計(jì)算確定該氧化物的化學(xué)式或名稱(chēng)Fe₂O₃．

Answer 1

分析 （1）一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中會(huì)污染環(huán)境；
（2）加熱固體物質(zhì)時(shí)，試管口應(yīng)該略向下傾斜；
（3）氧化鐵能和還原劑發(fā)生反應(yīng)；
（4）可燃性氣體或粉塵與氧氣混合達(dá)到一定程度時(shí)，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸；
（5）氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳；
（6）根據(jù)圖中提供的信息，通過(guò)計(jì)算可以判斷反應(yīng)的化學(xué)方程式和物質(zhì)的化學(xué)式．

解答 解：（1）從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是沒(méi)有處理尾氣．故填：沒(méi)有處理尾氣；
（2）“熱分解裝置”應(yīng)該選擇乙裝置．故填：乙；
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到B中白色無(wú)水CuSO₄變成藍(lán)色，C中澄清石灰水變渾濁，E中紅色粉末變黑色，說(shuō)明一氧化碳與氧化鐵在高溫的條件下，生成鐵和二氧化碳，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O，CO，CO₂．方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；故填：E中黑色粉末變紅色；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，先點(diǎn)燃熱分解裝置中的酒精燈，一段時(shí)間后再點(diǎn)燃E處的酒精燈，原因是：把裝置中的空氣排盡，避免一氧化碳和空氣混合達(dá)到爆炸極限時(shí)，加熱時(shí)發(fā)生爆炸．故填：把裝置中的空氣排盡，避免一氧化碳和空氣混合達(dá)到爆炸極限時(shí)，加熱時(shí)發(fā)生爆炸；
（5）若通過(guò)F裝置中澄清石灰水變渾濁來(lái)證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物中有CO，應(yīng)該把分解生成的二氧化碳除盡，只要在C和D裝置之間增加盛有濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶即可．
（6）①通過(guò)剩余固體的質(zhì)量可知，過(guò)程Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)是：草酸亞鐵晶體受熱失去結(jié)晶水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
故填：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
②草酸亞鐵晶體中的鐵元素質(zhì)量為：3.6g×$\frac{56}{180}$×100%=1.12g，草酸亞鐵晶體中的鐵元素完全轉(zhuǎn)化到氧化物中，
氧化物中氧元素的質(zhì)量為：1.60g-1.12g=0.48g，
鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為：1.12g：0.48g=7：3，
設(shè)鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe_xO_y，
則有：56x：16y=7：3，
x：y=2：3，
鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe₂O₃．
故填：Fe₂O₃．
故答案為：（1）沒(méi)有處理尾氣；
（2）乙；
（3）E中紅色粉末變黑色；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（4）把裝置中的空氣排盡，避免一氧化碳和空氣混合達(dá)到爆炸極限時(shí)，加熱時(shí)發(fā)生爆炸；
（5）分解生成了二氧化碳應(yīng)除去；
（6）FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O，F(xiàn)e₂O₃．

點(diǎn)評(píng) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是化學(xué)實(shí)驗(yàn)最突出、最鮮明的部分，也是進(jìn)行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，并有助于提高觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ�所以，�?duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要認(rèn)真觀察，還應(yīng)掌握觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法