Question

4．有些晶體按比例帶有一定量的結(jié)晶水，帶有結(jié)晶水的晶體在一定溫度下會(huì)脫去結(jié)晶水．草酸晶體（H₂C₂O₄•xH₂O）在常溫下是一種無(wú)色透明晶體．草酸晶體受熱時(shí)分解的化學(xué)方程式為：
H₂C₂O₄•xH₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+1）H₂O+CO₂↑+CO↑
某化學(xué)興趣小組的同學(xué)利用該信息以及所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)并開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，測(cè)定草酸晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（圖1中固定裝置已略去，裝置氣密性良好，裝置A、B中的試劑足量，注射器量程足夠）

Ⅰ．測(cè)量裝置A、B的質(zhì)量，排盡注射器中的空氣，連接裝置；
Ⅱ．取質(zhì)量為m的草酸晶體，加熱至完全分解，將產(chǎn)物全部通入以上裝置；
Ⅲ．測(cè)量并記錄裝置A增加的質(zhì)量為a，裝置B增加的質(zhì)量為b，裝置C讀數(shù)為V；
Ⅳ．甲乙丙三位同學(xué)分別利用裝置ABC所得數(shù)據(jù)計(jì)算該草酸晶體中結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）裝置A中盛放的液體是濃硫酸；裝置B的作用是吸收反應(yīng)生成的二氧化碳；裝置C的作用之一是測(cè)量一氧化碳的體積．
（2）甲同學(xué)依據(jù)裝置A測(cè)量結(jié)果計(jì)算結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{100a}{m}$%（用代數(shù)式表示）．
（3）該同學(xué)還想研究草酸亞鐵晶體的組成，稱取54.0g草酸亞鐵晶體在隔絕空氣條件下加熱，得到剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化曲線如圖2所示．
已知：溫度t₁℃時(shí)，草酸亞鐵晶體完全脫去結(jié)晶水，并生成草酸亞鐵（FeC₂O₄）固體；溫度t₂℃時(shí)，草酸亞鐵完全分解，發(fā)生反應(yīng)：3FeC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4CO↑+2CO₂↑．
①根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算草酸亞鐵晶體完全脫去結(jié)晶水生成FeC₂O₄的質(zhì)量．
②求該草酸亞鐵晶體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（精確到0.1%）．

Answer 1

分析 （1）濃硫酸具有吸水性，可以用作氫氣、氧氣、二氧化碳等氣體的干燥劑；
氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳?xì)怏w；
一氧化碳不能和硫酸、氫氧化鈉反應(yīng)，不溶于水；
（2）結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{結(jié)晶水質(zhì)量}{草酸晶體質(zhì)量}$×100%；
（3）由圖中信息可知，草酸亞鐵中的鐵元素完全轉(zhuǎn)化到四氧化三鐵中去，根據(jù)四氧化三鐵質(zhì)量可以計(jì)算鐵元素質(zhì)量，進(jìn)一步可以計(jì)算該草酸亞鐵晶體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）裝置A中盛放的液體是濃硫酸；
裝置B的作用是吸收反應(yīng)生成的二氧化碳；
裝置C的作用之一是測(cè)量一氧化碳的體積．
故填：濃硫酸；吸收反應(yīng)生成的二氧化碳；一氧化碳．
（2）甲同學(xué)依據(jù)裝置A測(cè)量結(jié)果計(jì)算結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{a}{m}$×100%=$\frac{100a}{m}$%．
故填：$\frac{100a}{m}$%．
（3）①設(shè)草酸亞鐵晶體完全脫去結(jié)晶水生成FeC₂O₄的質(zhì)量為x，
由圖中信息可知，反應(yīng)生成四氧化三鐵質(zhì)量是23.2g，
3FeC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe₃O₄+4CO↑+2CO₂↑，
432               232
x                 23.2g
$\frac{432}{x}$=$\frac{232}{23.2g}$，
x=43.2g，
答：草酸亞鐵晶體完全脫去結(jié)晶水生成FeC₂O₄的質(zhì)量為43.2g．        
②草酸亞鐵晶體中鐵元素質(zhì)量為：23.2g×$\frac{168}{232}$×100%=16.8g，
該草酸亞鐵晶體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：$\frac{16.8g}{54.0g}$×100%=31.1%，
答：該草酸亞鐵晶體中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為31.1%．

點(diǎn)評(píng) 裝置A、B中分別是濃硫酸和氫氧化鈉溶液，順序不能顛倒，如果順序顛倒，則濃硫酸吸收的水蒸氣的質(zhì)量不一定是反應(yīng)生成的水蒸氣質(zhì)量，要注意理解．