Question

【題目】已知鐵生銹的過程為：Fe→Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O。又知草酸(H2C2O4)分解的化學方程式為H2C2O4CO↑＋CO2↑＋H2O。某化學小組為測定兩種不同生銹鐵片的組成(設只含有鐵和Fe2O3·xH2O)，進行了以下探究，請你參與并完成對有關問題的解答。

（1）甲同學利用草酸分解產生的混合氣體和下圖所示裝置測定其中一種銹鐵的組成。

主要操作為：取銹鐵樣品12.6 g置于裝置C的硬質玻璃管中，加熱完全反應后得到固體的質量為8.4 g，裝置D增重8.4 g。

①裝置A的作用是__________________，裝置B的作用是__________________。

②根據以上數據能否測定出銹鐵的組成？答：________(填“能”或“不能”)。

③該裝置還存在的一個明顯的缺陷是______________________。

（2）乙同學在甲同學裝置的基礎上，將裝置D換成裝濃硫酸的洗氣瓶裝置E(此裝置圖略)，經改進后，重新按甲同學的操作和樣品取用量進行實驗，若完全反應后得到固體的質量仍為8.4 g，而裝置E增重1.8 g，求：x 以及m(Fe)∶m(Fe2O3·xH2O) 的比值。(寫出計算過程)____________

Answer 1

【答案】 除去混合氣體中的CO2 除去混合氣體中的H2O 不能 沒有防止空氣進入裝置D中的設備，還缺少尾氣處理裝置 2，2∶7

【解析】(1)①根據草酸分解反應的化學方程式 H2C2O4CO↑＋CO2↑＋H2O，可知混合氣體中的CO2需要用NaOH溶液除去，確保CO的純凈，故裝置A的作用是除去混合氣體中的CO2；裝置B是用濃硫酸干燥CO氣體（或除去混合氣體中的H2O蒸氣）；②已知數據有樣品的質量12.6 g，通過反應后生成鐵的質量8.4 g可求出鐵原子的物質的量，裝置D增重8.4 g是生成的CO2和樣品中水的總質量，所以不能求出鐵銹中氧原子的物質的量，因此不能推出鐵銹的組成；③該裝置還存在的一個明顯的缺陷是裝置D與空氣相通，一方面不能吸收尾氣，另一方面裝置D中的堿石灰能吸收空氣中的CO2和H2O蒸氣，導致測定生成的CO2質量不準；

(2)根據乙同學的實驗，反應后的固體為鐵，質量為8.4g，則n(Fe)=0.15mol，濃硫酸只吸收了鐵銹樣品中的水，質量為1.8g，即n(H2O)=0.1mol，所以樣品中n(O)= = 0.15mol，即得n(Fe2O3)=0.05 mol，則樣品中鐵單質的n(Fe)= 0.15mol—0.05 mol×2=0.05mol，所以n(Fe2O3) ∶n(H2O) =0.05 mol∶0.1mol =1∶2，即x=2；m(Fe)∶ m(Fe2O3·xH2O) = (0.05mol×56g/mol) ∶(0.05mol×160g/mol+1.8g) =2∶7。