Question

（14分）草酸亞鐵晶體（化學組成為FeC₂O₄·xH₂O）是一種淡黃色晶體粉末，常用于照相顯影劑及制藥工業，是電池材料的制備原料．

 

 

5、鐵的氧化物被CO還原所需的溫度：

草酸亞鐵晶體受熱分解可以生成四種氧化物，為確定分解后的產物及x的值，某實驗小組設計了如下實驗裝置并進行探究（酒精燈略去，不考慮裝置中氣體的質量，且無水CuSO₄足量）：

 

 

【實驗步驟】：

①連接好裝置，   ▲   ；

②稱量裝置B（含兩側彈簧夾）、C的質量；

③在熱分解裝置中裝入一定質量的草酸亞鐵晶體，打開彈簧夾a、b，鼓入一段時間氮氣；

④   ▲   ，用酒精燈加熱熱分解裝置，直至晶體完全變成黑色，停止加熱；

⑤打開彈簧夾a，繼續通氮氣至裝置冷卻，關閉彈簧夾a、b；

⑥再次稱量裝置B、C的質量．

【進行實驗】：該小組同學按上述實驗步驟進行實驗，并記錄了如下數據：

 

	裝置B的質量（／g）	裝置C的質量（／g）
實驗前	145.8	168.2
實驗后	140.4	170.0
熱分解裝置質量為136.8g

 

【實驗分析及數據處理】：

（1）實驗過程中，裝置C中固體顏色變為藍色，說明草酸亞鐵晶體分解生成了   ▲   ，FeC₂O₄·xH₂O中x的值為   ▲   ；

（2）裝置E出現黑色物質，說明草酸亞鐵晶體分解生成了   ▲   ；

（3）裝置C中澄清石灰水變渾濁，說明草酸亞鐵晶體分解生成了   ▲   ；

（4）根據上表數據，計算反應后，熱解裝置中殘留黑色物質的化學式；（3分）

（提示：相對分子質量分別為FeC₂O₄：144； H₂O：18）   ▲   ；

（5）實驗過程中，鼓入氮氣的目的是   ▲   ；

（6）實驗后，熱解裝置中固體的顏色由淡黃色變成黑色，寫出草酸亞鐵晶體受熱分解的化學方程式   ▲   ；

【反思應用】：

（7）有同學認為，實驗中生成的CO和鐵的氧化物會繼續反應生成鐵。你認為這種說法是否正確？請說出可能的理由   ▲   ；

（8）經過討論，同學們一致認為上述實驗裝置有不足，你認為是什么？   ▲   ；

（9）某些食品的包裝袋中，常用氧化亞鐵作為防偽試劑，一旦包裝打開，立即變成紅棕色，寫出該反應的化學方程式   ▲   ．

 

Answer 1

【答案】

【實驗步驟】：①檢查氣密性    ④關閉彈簧夾a

【實驗分析及數據處理】：（1）水    2    （2）CO    （3）CO₂

（4）根據表中數據可得熱分解裝置中草酸亞鐵晶體的質量為145.8g—136.8g = 9.0g，分解后生成水的質量為170.0g—168.2g = 1.8g，則草酸亞鐵晶體中FeC₂O₄的質量為9.0g—1.8g =7.2g，

則其中Fe元素質量為

又∵熱分解裝置中剩余黑色固體質量為140.4g—136.8g = 3.6g，

∴剩余物中氧元素質量為3.6g—2.8g = 0.8g  …………………………………   1分

設此黑色物質的化學式為FeaOb，則

∴熱解裝置中殘留黑色物質的化學式為FeO（其他合理答案也可得分）

（5）排盡裝置中的空氣，以免黑色的殘留物（或FeO）被氧化

【反思應用】：（7）不正確，因為溫度達不到工業煉鐵所需的高溫，所以不能相互反應生成Fe；

（8）沒有尾氣處理裝置，會造成CO污染空氣；

（9）4FeO + O₂ === 2Fe₂O₃

【解析】略