Question

【題目】草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O，相對分子質量180g)是一種淺黃色晶體， 難溶于水，受熱分解(文獻顯示其反應方程式為FeC2O4·2H2O ==FeO+CO↑+CO2↑+2H2O)。某化學興趣小組設計如圖裝置，探究草酸亞鐵晶體的分解反應。

(1)該裝置存在的明顯缺陷為________________。

(2)設計實驗步驟如下：①檢查裝置的氣密性；②打開活塞K1，通入一段時間的N2，再關閉活塞K1；③先點燃_____處的酒精燈，再點燃________處的酒精燈。

(3)實驗過程中，證明分解生成CO2的現象是_________________；而E處黑色粉末變紅，證明草酸亞鐵分解產中CO，若只通過F中的現象證明產生CO，則需要在C和D之間增加盛有_______溶液的洗氣瓶。

(4)實驗結束后，有同學打開K1，又通入一段時間的N2，使裝置A中分解產生的氣體全部通入后面的裝置中，并將裝置C、F中的沉淀過濾、洗滌、干燥、稱量，測得C中沉淀質量大約是F中的3倍，重新實驗得出的實驗結果不變。小組成員經過討論排除澄清石灰水不足造成的影響，提出三個假設：

a.CO在裝置E中沒有完全氧化；

b.使用的草酸亞鐵試劑變質，有部分CO被分解過程中產生的Fe2O3氧化為CO2；

c.草酸亞鐵分解時，有部分CO被FeO氧化為CO2；

小組成員于是設計如下方案驗證：

①驗證假設a：在E之后再增加一個相同裝罝E，并增加E中CuO的量，重新實驗，所得數據只有微小變化，但不足以影響實驗結果，說明假設a不成立。

②驗證假設b：取少量草酸亞鐵晶體溶于鹽酸，再加入適量的____溶液，無明顯現象，證明草酸亞鐵晶體沒有變質，說明假設b不成立

③驗證假設c：取實驗后A中固體溶于鹽酸，產生__________，證明假設c成立。

④實驗時同時測出下列有關數據：FeC2O4·2H2O的質量為10.80g，A中剩余固體的質量為3.84g，測得實驗結束后裝置A中n(FeO)=________。

(5)根據實驗分析，寫出裝置A中發生的總反應方程式_____________________。

Answer 1

【答案】沒有處理尾氣中的CO氣體，會造成大氣污染(或沒有尾氣處理裝置) E A C中澄清石灰水變渾濁 NaOH KSCN 或NH4SCN 氣體 0.03 FeC2O4·2H2O Fe+FeO+CO↑+3CO2↑+2H2O

【解析】

根據實驗步驟可知，檢查裝置的氣密性后，打開活塞K1，通入一段時間的N2，目的是排除裝置中的空氣，再關閉活塞K1，先點燃E處酒精燈，再點燃A處酒精燈，裝置A中發生FeC2O4·2H2O的分解反應，裝置B中無水硫酸銅可以檢驗是否有水蒸氣生成，裝置C中澄清石灰水可以檢驗并吸收生成的二氧化碳，裝置D中的濃硫酸可以干燥氣體，裝置E，通過現象可以驗證是否生成還原性氣體，裝置F中澄清石灰水可以檢驗前面的還原性氣體是否為一氧化碳，據此分析解答。

(1)從環保角度考慮，該套實驗裝置的明顯缺陷是沒有處理尾氣．沒有處理尾氣中的CO氣體，會造成大氣污染，故答案為：沒有處理尾氣中的CO氣體，會造成大氣污染；

(2)實驗步驟如下：①檢查裝置的氣密性；②打開活塞K1，通入一段時間的N2，再關閉活塞K1；③先點燃E處酒精燈，再點燃A處酒精燈，更好的檢驗一氧化碳氣體的存在，故答案為：E；A；

(3)實驗過程中，證明分解生成CO2的現象是C中澄清石灰水變渾濁，而E處黑色粉末變紅，證明草酸亞鐵分解產中CO，若只通過F中的現象證明產生CO，則需要在C和D之間增加盛有NaOH溶液的洗氣瓶，用來除凈生成的二氧化碳氣體，故答案為：C中澄清石灰水變渾濁；NaOH；

(4)②驗證假設b：取少量草酸亞鐵晶體溶于鹽酸，再加入適量的KSCN 或NH4SCN溶液，無明顯現象，證明草酸亞鐵晶體沒有變質，說明假設b不成立，

③驗證假設c：草酸亞鐵分解時，有部分CO被FeO氧化為CO2，反應過程中有Fe生成，取實驗后A中固體溶于鹽酸，產生氣體，說明生成了鐵，證明假設c成立，

④分析可知晶體分解生成的產物為二氧化碳、一氧化碳、水、氧化亞鐵、鐵，反應后固體為鐵和亞鐵，實驗時同時測出下列有關數據：FeC2O42H2O的質量為10.80g，其物質的量n==0.06mol，A中剩余固體的質量為3.84g，設生成Fe物質的量為x，FeO物質的量為y。則有x+y=0.06mol，56x+72y=3.84g，解得：x=0.03mol，y=0.03mol，即測得實驗結束后裝置A中n(FeO)=0.03mol，故答案為：KSCN或NH4SCN；氣體；0.03；

(5)實驗分析可知晶體分解生成的產物為二氧化碳、一氧化碳、水、氧化亞鐵、鐵，反應后固體為鐵和亞鐵，測得C中沉淀質量大約是F中的3倍，碳元素守恒說明二氧化碳物質的量是一氧化碳物質的量的3倍，反應的化學方程式為：FeC2O42H2OFe+FeO+CO↑+3CO2↑+2H2O，故答案為：FeC2O42H2OFe+FeO+CO↑+3CO2↑+2H2O。