Question

1．甲、乙、丙三位同學(xué)分別做了以下三個(gè)實(shí)驗(yàn)．
實(shí)驗(yàn)一：草酸晶體（H₂C₂O₄）和濃硫酸混合緩慢加熱時(shí)，可發(fā)生如下反應(yīng)：H₂C₂O₄=CO₂↑+CO↑+H₂O．甲同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1實(shí)驗(yàn)裝置，用來(lái)制取干燥純凈的CO氣體，并用生成的CO氣體還原Fe_xO_y，制取鐵粉．

（1）裝置B的作用是吸收制備CO時(shí)產(chǎn)生的CO₂．裝置E中的現(xiàn)象是澄清石灰水變渾濁．裝置F的作用是除CO防止污染空氣．
（2）若Fe_xO_y為0.4g，生成的氣體與過(guò)量澄清石灰水反應(yīng)生成0.75g白色沉淀，則Fe_xO_y的化學(xué)式為Fe₂O₃．
實(shí)驗(yàn)二：乙同學(xué)用如圖2所示儀器在實(shí)驗(yàn)室制備少量無(wú)水FeCl₃，按氣流由左到右順序，儀器連接順序的是a-e-d-c-b-h-i-g．
實(shí)驗(yàn)三：丙同學(xué)用如圖3實(shí)驗(yàn)裝置可制得純凈的Fe（OH）₂沉淀．兩極材料分別為石墨和鐵．
①a電極材料為Fe，其電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺．
②液體c為苯，其作用是隔絕空氣防止氫氧化亞鐵被氧化．

Answer 1

分析 實(shí)驗(yàn)一：（1）草酸晶體（H₂C₂O₄）在濃硫酸條件下加熱分解：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O，為了制取干燥純凈的CO氣體，并用生成的CO氣體還原Fe_xO_y，制取鐵粉，所以裝置B氫氧化鈉為吸收生成的二氧化碳?xì)怏w，裝置C濃硫酸為干燥CO，E澄清石灰水為檢驗(yàn)CO還原Fe_xO_y生成的產(chǎn)物二氧化碳?xì)怏w，最后點(diǎn)燃除去多余的CO，防止污染空氣，據(jù)此分析；
（2）依據(jù)C守恒關(guān)系可得：CO～CO₂～CaCO₃，F(xiàn)e_xO_y中氧的質(zhì)量為：m（CO₂）-m（CO），根據(jù)碳酸鈣的量可計(jì)算出該氧化物中氧元素的物質(zhì)的量、質(zhì)量，然后根據(jù)該氧化物的質(zhì)量計(jì)算出鐵元素的質(zhì)量，最后計(jì)算出鐵元素與氧元素的物質(zhì)的量之比即可；
實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)室制備無(wú)水氯化鐵，需要先制取純凈、干燥的氯氣，用a裝置制備氯氣，制取出的氯氣中有HCl和水蒸氣，應(yīng)先用飽和食鹽水洗氣除去HCl，選用ed，由于無(wú)水氯化鐵遇潮濕空氣極易吸水生成FeCl₃•nH₂O，cb用于干燥氯氣，制取了純凈干燥的氯氣后，通入鐵粉，在加熱條件下與鐵粉反應(yīng)，氯氣是污染性氣體，連接尾氣處理裝置吸收未反應(yīng)的氯氣，防止污染空氣，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和目的及各裝置的作用決定儀器排列組裝順序；
實(shí)驗(yàn)三：①制純凈的Fe（OH）₂沉淀，則Fe為陽(yáng)極，失去電子，a與電源正極相連，則a為陽(yáng)極；
②苯的密度水的小，不溶于水，可隔絕空氣，防止氫氧化亞鐵被氧化．

解答 解：實(shí)驗(yàn)一：（1）草酸晶體（H₂C₂O₄）在濃硫酸條件下加熱分解：H₂C₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+H₂O，為了制取干燥純凈的CO氣體，并用生成的CO氣體還原Fe_xO_y，制取鐵粉，所以裝置B氫氧化鈉為吸收生成的二氧化碳?xì)怏w，裝置C濃硫酸為干燥CO，E澄清石灰水為檢驗(yàn)CO還原Fe_xO_y生成的產(chǎn)物二氧化碳?xì)怏w，則看到的現(xiàn)象為澄清石灰水變渾濁，最后F處點(diǎn)燃除去多余的CO，防止污染空氣，故答案為：吸收制備CO時(shí)產(chǎn)生的CO₂；澄清石灰水變渾濁；除CO防止污染空氣；
（2）依據(jù)C守恒關(guān)系可得：CO～CO₂～CaCO₃，0.75g白色沉淀為碳酸鈣，則：n（CaCO₃）=n（CO）=$\frac{0.75g}{100g/mol}$=7.5×10^-3mol，
則Fe_xO_y中氧元素的質(zhì)量為：m（CO₂）-m（CO）=44 g•mol^-1×7.5×10^-3mol-28 g•mol^-1×7.5×10^-3mol=0.12g，
0.4g Fe_xO_y中鐵元素的物質(zhì)的量為：n（Fe）=$\frac{0.4g-0.12g}{56g/mol}$=0.005mol，
0.4g Fe_xO_y中氧元素的物質(zhì)的量為：n（O）=$\frac{0.12g}{16g/mol}$=0.0075 mol，
則：$\frac{x}{y}$=$\frac{0.005mol}{0.0075mol}$=$\frac{2}{3}$，所以Fe_xO_y的化學(xué)式為Fe₂O₃，
故答案為：Fe₂O₃；
實(shí)驗(yàn)二：實(shí)驗(yàn)室制備無(wú)水氯化鐵，需要先制取純凈、干燥的氯氣，用a裝置制備氯氣，故最先使用的儀器是a；
濃鹽酸有揮發(fā)性，所以氯氣中含有氯化氫氣體，制取出的氯氣中有HCl和水蒸氣，氯化氫極易溶于水，氯氣能溶于水，且與水反應(yīng)，Cl₂+H₂O=H⁺+Cl^-+HClO，食鹽水溶液中的氯離子抑制氯氣的溶解，降低氯氣的溶解度，所以可用飽和食鹽水除去氯氣中混有的氯化氫氣體，而洗氣時(shí)，氣體要長(zhǎng)進(jìn)短出，故接下來(lái)的氣流的方向是e→d；
然后用濃硫酸干燥氯氣，故接下來(lái)的氣流的方向是c→b；
制取了純凈干燥的氯氣后，通入鐵粉，在加熱條件下與鐵粉反應(yīng)，故接下來(lái)連h；
氯氣是污染性氣體，對(duì)空氣有污染，故應(yīng)連接尾氣處理裝置，考慮到氯氣是酸性氣體，故要用堿液來(lái)吸收，故接下來(lái)通入NaOH 溶液，氣流的方向是i→g；故儀器連接順序正確的是a-e-d-c-b-h-i-g，故答案為：a-e-d-c-b-h-i-g；
實(shí)驗(yàn)三：①制純凈的Fe（OH）₂沉淀，則Fe為陽(yáng)極，失去電子，a與電源正極相連，則a為陽(yáng)極，a電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺，故答案為：Fe；Fe-2e^-=Fe²⁺；
②苯的密度水的小，不溶于水，可隔絕空氣，防止氫氧化亞鐵被氧化，為防止氫氧化亞鐵被氧化，并在實(shí)驗(yàn)加入苯之前，對(duì)c溶液進(jìn)行加熱煮沸的目的是排出溶液中的氧氣，故答案為：隔絕空氣防止氫氧化亞鐵被氧化．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了制備實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)以及電解原理，側(cè)重考查裝置的作用、儀器的連接順序的問(wèn)題以及計(jì)算等，重點(diǎn)是掌握制備原理及離子放電順序是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．