Question

【題目】水合草酸亞鐵(FeC2O4·xH2O)是生產鋰電池的原料。難溶于水，受熱易分解。某化學興趣小組對草酸亞鐵的一些性質進行探究。回答下列問題:

（1）實驗室用硫酸亞鐵溶液和草酸制備水合草酸亞鐵，反應的化學方程式為___________。

（2）將水合草酸亞鐵溶于適量鹽酸。分別取2mL此溶液于3支試管中，進行實驗:能證明水合草酸亞鐵中存在Fe2+的試劑有______(填代號)。

A.KSCN溶液 B.K3[Fe(CN)6]溶液 C.酸性KMnO4溶液

（3）為測定水合草酸亞鐵中結晶水含量，將石英玻璃管(帶兩端開關K1和K2)(設為裝置A)稱重，記為m1 g。將樣品裝入石英玻璃管中，再次將裝置A稱重，記為m2 g。按下圖連接好裝置進行實驗。

實驗步驟如下:

a.打開K1和K2，緩緩通入N2；

b.低溫加熱裝置A一段時間；

c.停上加熱，冷卻到室溫；

d.關閉K1和K2，稱量A；

e._______________，記為m3g。

①補充實驗步驟e為____________________(填實驗操作和要求)。

②步驟b至步驟e繼續通入N2的目的是______________________________________。

③根據實驗數據記錄，計算水合草酸亞鐵化學式中結晶水數目x=________(列式表示)。

（4）為探究草酸亞鐵的分解產物，將(3)中已恒重的裝置A接入下圖所示部分的裝置(可重復選用)進行實驗。打開K1和K2，緩緩通入N2，充分加熱。實驗后石英玻璃管中固體僅殘留一種有磁性的黑色化合物。

①實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→___________________________。

②證明產物有CO生成的現象是__________________________________。

③寫出草酸亞鐵受熱分解的化學方程式為_________________________________。

Answer 1

【答案】 FeSO4+H2C2O4+xH2O=FeC2O4·xH2O↓+H2SO4 B 重復上述a~d步驟，直至A恒重 將裝置A中的水蒸氣帶走；同時防止FeC2O4被空氣氧化 [8(m2-m3)]/(m3-m1) C→E→C→F→G→C→H G裝置黑色固體變紅，其后的C中澄清石灰水變渾濁 3FeC2O4Fe3O4+4CO↑+2CO2↑

【解析】(1)實驗室用硫酸亞鐵溶液和草酸制備水合草酸亞鐵，水合草酸亞鐵為FeC2O4xH2O，反應還產生H2SO4，所以反應的方程式為：FeSO4+H2C2O4+xH2O═FeC2O4xH2O↓+H2SO4，故答案為：FeSO4+H2C2O4+xH2O═FeC2O4xH2O↓+H2SO4；

(2)A.KSCN溶液與亞鐵離子反應沒有明顯的現象，不能檢驗，錯誤；B.K3[Fe(CN)6]溶液與亞鐵離子反應生成藍色沉淀，正確；C.酸性KMnO4溶液能夠被亞鐵離子和草酸根離子還原褪色，不能說明含有亞鐵離子，錯誤；故選B；

(3)①實驗步驟為：a.打開K1和K2，緩緩通入N2；b.低溫加熱裝置A一段時間；c.停上加熱，冷卻到室溫；d.關閉K1和K2，稱量A；e. 重復上述a~d步驟，直至A恒重，記為m3g，故答案為：重復上述a~d步驟，直至A恒重；

②反應過程中通入N2，N2不參加反應，作為保護氣，加熱裝置A一段時間到停止加熱段內通入N2，考慮到實驗目的是測定水合草酸亞鐵中結晶水含量，所以通入N2有兩個目的，一是趕出H2O，二是防止FeC2O4被氧化，故答案為：將裝置A中的水蒸氣帶走，同時防止FeC2O4冷卻時被氧化；

③裝置質量為m1g，裝入樣品后質量為m2g，則樣品質量為(m2-m1)g，加熱一段時間停止加熱，稱量質量，重復操作直至質量不變，說明此時結晶水完全失去，則熱解產物FeC2O4的質量為(m3-m1)g，所以結晶水的質量為(m2-m3)g，

FeC2O4～～～～～～xH2O

144 18x

(m3-m1)g (m2-m3)g

則有＝，可得x=，故答案為：；

(4)①加熱分解FeC2O4產生CO2和CO，則實驗裝置需要驗證CO2和CO，驗證CO2使用澄清石灰水，驗證CO可用能夠還原CuO的性質，所以連接裝置為：從A開始，連接C裝置驗證CO2，然后使用濃NaOH充分吸收CO2，此時可再次連接C裝置看有無CO2殘留，然后進行干燥氣體處理，連接裝置F吸收H2O，然后連接裝置G驗證CO，CO還原CuO為Cu，自身轉化為CO2，這里可用裝置C處理CO2，若澄清石灰水變渾濁可進一步驗證CO，最后處理尾氣CO，用裝置H排水法收集尾氣，故答案為：C→E→C→F→G→C→H。

②一氧化碳可以還原氧化銅，證明產物有CO生成的現象是G裝置黑色固體變紅，其后的C中澄清石灰水變渾濁，故答案為：G裝置黑色固體變紅，其后的C中澄清石灰水變渾濁；

③實驗后石英玻璃管中固體僅殘留一種有磁性的黑色化合物，應為Fe3O4，同時產生CO2和CO，所以FeC2O4加熱分解的化學方程式為：3FeC2O4═Fe3O4+4CO↑+2CO2↑，故答案為：3FeC2O4═Fe3O4+4CO↑+2CO2↑。