Question

草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄?2H₂O）常用作分析試劑及顯影劑等．如圖是將一定質(zhì)量的草酸亞鐵在氬氣氛圍中進行熱重分析的示意圖（TG%表示殘留固體質(zhì)量占原樣品質(zhì)量的百分數(shù)）．請回答下列問題：

（1）B處殘留物的化學(xué)式為

 

．C處殘留物的化學(xué)式為

 

．
（2）A→C整個反應(yīng)過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

．
（3）上述FeC₂O₄?2H₂O在氬氣氣氛中進行熱重分析的原因是

 

．若將分解得到的600℃時的固體與足量的濃硫酸反應(yīng)后，將溶液濃縮、冷卻，有帶9個結(jié)晶水的晶體析出，該晶體的化學(xué)式為

 

．
（4）現(xiàn)取1.44gFeC₂O₄放在某真空的密閉容器中，再充入0.04molCO，加熱至1100℃，其中反應(yīng)：FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）的平衡常數(shù)K=

1

3

，則反應(yīng)達平衡時FeO的轉(zhuǎn)化率為

 

．

Answer 1

考點：化學(xué)方程式的有關(guān)計算

專題：計算題

分析：（1）B點殘留固體質(zhì)量占原樣品總質(zhì)量的百分數(shù)位80%，損失20%，F(xiàn)eC₂O₄.2H₂O中結(jié)晶水的質(zhì)量為

36

180

×100%=20%，故A→B發(fā)生反應(yīng)是FeC₂O₄?2H₂O加熱失去結(jié)晶水；
由圖可知加熱生成C時，分解完全，假定草酸亞鐵晶體為180g，其物質(zhì)的量為1mol，則C固體的質(zhì)量為180g×40%=72g，鐵元素質(zhì)量為1mol×56g/mol=56，故應(yīng)含有氧元素為72g-56g=16g，即鐵原子與氧原子物質(zhì)的量之比為1：1，應(yīng)為FeO，B點到C點是FeC₂O₄分解的反應(yīng)；
（2）過程A→B發(fā)生的反應(yīng)是：草酸亞鐵晶體受熱失去結(jié)晶水；過程B→C發(fā)生的反應(yīng)是：FeC₂O₄分解的反應(yīng)；
（3）FeC₂O₄?2H₂O中鐵元素為+2價的鐵，易被氧氣氧化；分解得到的600℃時的固體為FeO，與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸鐵晶體和二氧化硫，將溶液濃縮、冷卻，析出Fe₂（SO₄）₃?9H₂O；
（4）由（2）分析可知，加熱發(fā)生反應(yīng)FeC₂O₄（s）

△   .

FeO+CO（g）+CO₂，計算FeC₂O₄分解生成FeO、CO、二氧化碳的物質(zhì)的量，令參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為xmol，利用三段式計算平衡時各組分的物質(zhì)的量，利用物質(zhì)的量代替濃度代入平衡常數(shù)表達式列方程計算x的值，進而計算FeO轉(zhuǎn)化率．

解答： 解：（1）由圖可知，加熱生成B時剩余固體為80%，損失20%，F(xiàn)eC₂O₄.2H₂O中結(jié)晶水的質(zhì)量為

36

180

×100%=20%，故A→B發(fā)生反應(yīng)是FeC₂O₄.2H₂O加熱失去結(jié)晶水，反應(yīng)方程式為：FeC₂O₄?2H₂O（s）

△   .

FeC₂O₄（s）+2H₂O（g），B點對應(yīng)固體物質(zhì)的化學(xué)式為FeC₂O₄ ；
由圖可知B加熱生成C時，分解完全，假定草酸亞鐵晶體為180g，其物質(zhì)的量為1mol，則C固體的質(zhì)量為180g×40%=72g，鐵元素質(zhì)量為1mol×56g/mol=56，故應(yīng)含有氧元素為72g-56g=16g，氧原子物質(zhì)的量為1mol，即鐵原子與氧原子物質(zhì)的量之比為1：1，應(yīng)為FeO，化學(xué)方程式為FeC₂O₄ 

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑；
故答案為：Fe₂C₂O₄；FeO；
（2）過程A→B發(fā)生的反應(yīng)是：草酸亞鐵晶體受熱失去結(jié)晶水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：FeC₂O₄?2H₂O

△   .

FeC₂O₄+2H₂O↑，F(xiàn)e₂C₂O₄?2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O，過程B→C發(fā)生的反應(yīng)是：FeC₂O₄分解的反應(yīng)：FeC₂O₄

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑，所以A→C整個反應(yīng)過程中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe₂C₂O₄?2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O，
故答案為：Fe₂C₂O₄?2H₂O

△   .

FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O；
（3）FeC₂O₄?2H₂O中鐵元素為+2價的鐵，易被氧氣氧化，為防止FeC₂O₄在加熱過程中被空氣中的氧氣氧化，所以在氬氣氣氛中進行熱重分析，分解得到的600℃時的固體為FeO，與濃硫酸反應(yīng)2FeO+4H₂SO₄（濃）=Fe₂（SO₄）₃?9H₂O+SO₂↑+4H₂O，將溶液濃縮、冷卻，有帶9個結(jié)晶水的晶體析出，該晶體的化學(xué)式為：Fe₂（SO₄）₃?9H₂O，
故答案為：防止FeC₂O₄在加熱過程中被空氣中的氧氣氧化；Fe₂（SO₄）₃?9H₂O；  
（4）FeC₂O₄（s）

△   .

FeO+CO（g）+CO₂（g）
      144g        1mol   1mol      1mol
       1.44g     0.01mol  0.01mol  0.01mol
CO總物質(zhì)的量為0.01mol+0.04mol，
令參加反應(yīng)的CO的物質(zhì)的量為xmol，則：
           FeO（s）+CO（g）?Fe（s）+CO₂（g）
開始（mol）：0.01    0.05           0.01
變化（mol）：x        x              x
平衡（mol）：0.01-x   0.05-x        0.01+x 
則

0.01+x

0.05-x

=

1

3

，解得x=0.005，
故FeO的轉(zhuǎn)化率=

0.005mol

0.01mol

×100%=50%，
故答案為：50%；

點評：本題以草酸亞鐵制備為載體，考查化學(xué)計算推斷物質(zhì)、化學(xué)平衡的計算，根據(jù)計算判斷各階段發(fā)生的反應(yīng)是解題的關(guān)鍵，容易忽略草酸亞鐵分解生成的一氧化碳、二氧化碳，題目難度較大．