Question

【題目】草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O）是一種淺黃色固體，難溶于水，受熱易分解，是生產鋰電池的原材料，某化學興趣小組設計實驗驗證草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物，并用熱重法（TG）確定其分解后所得固體產物的組成，探究過程如下：

（查閱資料）

①硫酸銅晶體（CuSO45H2O）受熱時會發生如下反應： CuSO45H2OCuSO4+5H2O草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O）也能發生類似的反應；

②草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物是H2O，CO，CO2；

③白色的無水CuSO4遇水蒸氣會變成藍色；

④濃硫酸具有吸水性，是常用的氣體干燥劑；

⑤濃的氫氧化鈉溶液易吸收大量的二氧化碳氣體，比石灰水吸收效果好。

（實驗設計）

（1）從環保角度考慮，該套實驗裝置的明顯缺陷是_______。

（2）可選擇以下實驗裝置中的_____（選填“甲”或“乙”）作為虛線中的“熱分解裝置”。

（問題討論）

（3）實驗過程中如果觀察到以下現象：B中白色無水CuSO4變成藍色，___________，E中黑色粉末變成紅色，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物是H2O，CO，CO2；寫出F裝置中所發生反應的化學方程式_________。

（4）該興趣小組進行上述實驗時，應先點燃__________處（填“A”或“E”）的酒精燈，原因是____________。

（5）若通過F裝置中澄清石灰水變渾濁來證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物中有CO，則需對實驗設計方案進行改進，請說出你的改進措施________。

（數據分析）

（6）稱取3.60g草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O，相對分子質量是180）用熱重法對其進行熱分解，得到剩余固體的質量隨溫度變化的曲線如圖所示，請分析該圖回答下列問題：

①過程Ⅰ發生反應的化學方程式為____________。

②已知：300℃時草酸亞鐵晶體完全分解后剩余固體只有一種且是鐵的氧化物。通過計算可確定該氧化物為_____________（填名稱）。（請寫出計算過程）

Answer 1

【答案】無尾氣處理裝置 甲 C中澄清石灰水變渾濁 CO+ CuO Cu + CO2 A 需先將裝置內的空氣排盡，防止CO與空氣混合加熱發生爆炸 在C和D裝置之間增加盛有足量濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶 FeC2O42H2OFeC2O4+2H2O 氧化鐵(詳見解析)

【解析】

（1）根據查閱資料可知，草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物是H2O，CO，CO2，一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環境，從環保角度考慮，該套實驗裝置的明顯缺陷是無處理尾氣裝置；

（2）加熱固體物質時，為防止冷凝水倒流引起試管的炸裂，試管口應該略向下傾斜，“熱分解裝置”應該選擇甲裝置；

（3）若有水生成，根據查閱資料可知，白色的無水CuSO4遇水蒸氣會變成藍色，可用無水CuSO4檢驗是否有水生成，若有二氧化碳生成，二氧化碳能使澄清石灰水就渾濁，可用澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在，若有CO生成，CO能與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，可根據氧化銅是否被還原檢驗一氧化碳的存在，所以根據實驗過程中如果觀察到以下現象：B中白色無水CuSO4變成藍色，C中澄清石灰水變渾濁，E中黑色粉末變成紅色，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物是H2O，CO，CO2；F裝置中所發生反應是一氧化碳與氧化銅在加熱的條件下生成銅和二氧化碳，化學方程式CO+ CuO Cu + CO2；

（4）進行上述實驗時，應先點燃A處的酒精燈，原因是需先將裝置內的空氣排盡，防止CO與空氣混合加熱發生爆炸；

（5）若通過F裝置中澄清石灰水變渾濁來證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物中有CO，則在C和D裝置之間增加盛有足量濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶，以除去二氧化碳氣體；

（6）①3.60g草酸亞鐵晶體中草酸亞鐵質量為=，結晶水質量=3.60g-2.88g=0.72g，經過過程Ⅰ，剩余固體的質量為2.88g，說明結晶水完全失去，此時的固體物質為FeC2O4；過程Ⅰ的反應是草酸亞鐵晶體受熱分解生成草酸亞鐵和水，反應的化學方程式是FeC2O42H2OFeC2O4+2H2O；

②3.60g草酸亞鐵晶體中鐵元素質量=，則鐵的氧化物中氧元素質量=1.60g-1.12g=0.48g，鐵原子和氧原子的個數比=，因此鐵的氧化物化學式是Fe2O3，物質的名稱是氧化鐵。