Question

草酸亞鐵晶體(FeC₂O₄﹒2H₂O)是一種淺黃色固體，難溶于水，受熱易分解，是生產(chǎn)鋰電池的原材料。某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證草酸亞鐵熱分解的氣體產(chǎn)物，并用熱重法（TG）確定其分解后固體產(chǎn)物的組成。探究過程如下：
【查閱資料】
1. 草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O、CO、CO₂
2. 白色的無水CuSO₄遇水蒸氣會(huì)變成藍(lán)色
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

（1）從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是         。
（2）可選擇以下實(shí)驗(yàn)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）D中濃硫酸的作用是       ，實(shí)驗(yàn)過程中觀察到B中白色無水CuSO₄變成藍(lán)色，C中澄清石灰水變渾濁，E中           （填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O、CO₂、CO。
（4）該興趣小組進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，先點(diǎn)燃熱分解裝置中的酒精燈，一段時(shí)間后再點(diǎn)燃E處的酒精燈，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(chǎn)物中有CO，則需在C和D裝置之間增加盛有     (填物質(zhì)的名稱或化學(xué)式)溶液的洗氣瓶。
【數(shù)據(jù)分析】
（6）稱取3.60g草酸亞鐵晶體(FeC₂O₄﹒2H₂O，相對(duì)分子質(zhì)量180)用熱重法對(duì)其進(jìn)行熱分解，得到剩余固體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如下圖所示，請(qǐng)分析該圖回答下列問題：

①過程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為                               。
②3000℃時(shí)剩余固體只有一種且是鐵的氧化物，試通過計(jì)算確定該氧化物的化學(xué)式或名稱         。（請(qǐng)寫出計(jì)算過程）

Answer 1

（1）未進(jìn)行尾氣處理  （2）乙  （3）干燥氣體   黑色固體變成紅色
（4）將裝置中的空氣排盡，防止CO和空氣的混合氣體受熱爆炸   （5）NaOH
（6）①FeC₂O₄?2H₂OFe C₂O₄+2H₂O↑  
②Fe₂O₃(或氧化鐵)
解：m(Fe)= 3.60g×= 1.12g
m(O)= 1.60g－1.12g＝0.48g

解析試題分析：（1）草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O、CO、CO₂，其中一氧化碳?xì)怏w如排放到空氣中會(huì)造成空氣污染，所以該裝置應(yīng)在最后加上尾氣處理裝置。
（2）草酸亞鐵晶體是固體，所以加熱時(shí)試管口向略向下傾斜以防止產(chǎn)生的水倒流回試管底部引起試管的炸裂。因此應(yīng)選乙裝置作用熱分解裝置。
（3）裝置B的作用是檢驗(yàn)生成的物質(zhì)中是否有水，裝置C的作用是檢驗(yàn)生成物中是否有二氧化碳。裝置D中的濃硫酸的作用是將氣體進(jìn)行干燥，以防水蒸氣影響后面的反應(yīng)。
（4）先點(diǎn)燃熱分解裝置中的酒精燈，一段時(shí)間后再點(diǎn)燃E處的酒精燈。是為了利用生成的氣體將裝置內(nèi)的空氣排出，以防止形成一氧化碳與空氣的混合氣體在加熱時(shí)發(fā)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(chǎn)物中有CO，則需要將固體分解生成的二氧化碳全部除去。因此需要在C（驗(yàn)證生成的氣體中有二氧化碳）和D裝置之間增加盛有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶。
（6）①?gòu)膱D中可知在過程Ⅰ中固體的質(zhì)量減少值為0.72g。這是晶體中所含結(jié)晶水的質(zhì)量。
3.60g草酸亞鐵晶體(FeC₂O₄﹒2H₂O)含結(jié)晶水的質(zhì)量為：3.60g×（×100%）=0.72g
所以過程Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)為：FeC₂O₄?2H₂O △Fe C₂O₄+2H₂O↑
②已知剩余固體的質(zhì)量為1.60g，且是鐵的氧化物。求該氧化物的化學(xué)式�？上雀鶕�(jù)鐵元素在草酸亞鐵晶體中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)求出鐵元素的質(zhì)量，再利用鐵和氧元素在氧化物中的質(zhì)量進(jìn)行求解。具體解題過程如下：
解：m(Fe)= 3.60g×= 1.12g
m(O)= 1.60g－1.12g＝0.48g

考點(diǎn)：科學(xué)探究、根據(jù)的計(jì)算
點(diǎn)評(píng)：本題結(jié)合草酸亞鐵晶體的分解考查了實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析（根據(jù)化學(xué)式的計(jì)算）等知識(shí)點(diǎn)。綜合性較強(qiáng)。