Question

【題目】某化學興趣小組進行草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)分解的實驗探究。

（猜想）草酸亞鐵晶體分解會產生 CO、CO2 和 H2O 三種氣體。

（實驗方案）按照上圖裝置進行實驗(夾持裝置未畫出)。

（問題討論）

（1）實驗開始前需要先鼓入一段時間的 N2，該操作的目的為________________；

（2）C 中氫氧化鈉溶液的作用是__________________；

（3）E 中堿石灰的作用是__________________；

（結果分析）

（4）定性

①證明分解產物中存在 CO 的現象是______________________；

②小明認為應增加 H 裝置，則 H 裝置應放在____________兩個裝置之間，若觀察 到____________，則證明有水生成；

（5）定量分析(假定每一步反應進行完全)：取 3.6g 草酸亞鐵晶體進行上述實驗，測得裝置A 硬質玻璃管中殘余1.44g 黑色固體FeO，裝置F 中硬質玻璃管固體質量減輕0.32g，則草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)分解得到的 CO 的質量為__________________；

（反思評價）

（6）從環保角度考慮，該套實驗裝置的明顯缺陷是_______________；

（7）文獻顯示，FeC2O42H2O 受熱分解時，固體的質量隨溫度變化的曲線如下圖所示，寫出加熱到 400℃ 時，FeC2O42H2O 受熱分解的化學方程式___________________。

根據圖像，若有3.6gFeC2O42H2O 在敞口環境中充分加熱，最終得到紅棕色固體 1.60g， 則該物質的化學式為____________。由此，你認為進行該實驗需要注意的事項是_____________。

Answer 1

【答案】將裝置內的空氣排盡，防止發生爆炸或空氣中的二氧化碳、水蒸氣干擾實驗結果 吸收反應生成的二氧化碳 吸收水蒸氣 裝置F中由黑色變為紅色，澄清石灰水變渾濁 AB 無水硫酸銅變藍 0.56g 缺少尾氣處理裝置 Fe2O3 FeC2O42H2O分解實驗應在密閉容器中進行

【解析】

問題討論：（1）實驗開始前，需要鼓入一段時間的氮氣，將裝置內的空氣排盡，因為草酸亞鐵晶體分解會產生 CO、CO2 和 H2O 三種氣體，一氧化碳具有可燃性，混有一定量的空氣，遇明火會發生爆炸，同時空氣中的二氧化碳、水蒸氣可能會干擾試驗結果，故填：將裝置內的空氣排盡，防止發生爆炸或空氣中的二氧化碳、水蒸氣干擾實驗結果；

（2）氫氧化鈉能與反應生成的二氧化碳反應生成碳酸鈉和水，故C 中氫氧化鈉溶液的作用是：吸收反應生成的二氧化碳；

（3）堿石灰具有吸水性，可以吸收水蒸氣，故E 中堿石灰的作用是：吸收水蒸氣；

結果

（4）①一氧化碳能與氧化銅在加熱的條件下反應生成銅和二氧化碳，氧化銅為黑色，銅為紅色，且反應生成的二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，故證明分解產物中存在 CO 的現象是：裝置F中由黑色變為紅色，澄清石灰水變渾濁；

②無水硫酸銅遇水變藍，故該裝置可以證明有水生成，實驗中應首先證明水的存在，因為氣體會從溶液中攜帶水蒸氣，干擾實驗結果，故應將其放在A、B裝置之間，無水硫酸銅變藍則證明有水生成，故填：AB，無水硫酸銅變藍；

（5）裝置F中硬質玻璃管固體質量減輕0.32g，說明氧化銅與一氧化碳在加熱的條件下反應生成了銅和二氧化碳，減少的質量就是氧化銅中氧元素的質量，設草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)分解得到的 CO 的質量為x

x=0.56g；

反思評價：（6）一氧化碳有毒，未反應的一氧化碳排放到空氣中，會對環境造成污染，故應增加尾氣處理裝置，故填：缺少尾氣處理裝置；

（7）由圖可知，加熱到 400℃ 時，生成固體的質量為1.44g，設該固體的化學式為FemOn，該固體物質中鐵元素的質量為：，氧元素的質量為：1.44g-1.12g=0.32g，56m：16n=1.12g：0.32g，m：n=1:1，故該固體的化學式為：FeO，草酸亞鐵晶體分解還產生了 CO、CO2 和 H2O 三種氣體，該反應的化學方程式為：；

3.6g FeC2O42H2O中鐵元素的質量為：，該紅棕色固體中氧元素的質量為：1.60g-1.12g=0.48g，設該紅棕色物質的化學式為：FeaOb，56a：16b=1.12g：0.48g，a：b=2:3，該紅棕色固體的化學式為：Fe2O3；

由此可知，FeO容易與氧氣反應被氧化，故進行該實驗時，應在密閉環境中進行。