Question

19．某化學興趣小組探究草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•nH₂O）分解反應原理，實驗如圖1．

（1）F儀器名稱為酒精燈．
（2）實驗操作順序為：④→①→③→②→⑤→⑥．
①加入藥品；②裝置A、E加熱一段時間；③開始通入N₂；④檢查裝置氣密性；⑤觀察到現象，停止加熱裝置A、E；⑥停止通入N₂
（3）在實驗中觀察到B中出現渾濁，E的硬質玻管內固體變紅，則證明的氣體產物是CO₂、CO．
（4）C裝置的作用是除去二氧化碳氣體．
（5）結合（3）小題對A中殘留固體提出如下猜想，你認為不合理的是ad．（選項填字母）
a．只有FeCO₃  b．只有FeO  c．FeCO₃和FeO混合物  d．只有Fe₂O₃
（6）草酸亞鐵晶體加熱分解有如圖2實驗數據，已知圖中N時剛好完全失去結晶水，試通過計算和分析，寫出將草酸亞鐵晶體加熱至P時的化學方程式FeC₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

Answer 1

分析 實驗時先通一會氮氣，其目的是利用氮氣排除裝置中的空氣，避免空氣中二氧化碳對實驗造成干擾，加熱AE，觀察到現象，停止加熱裝置A、E，繼續(xù)通入N₂，其目的是實驗結束把生成的產物全部趕到后面的裝置充分反應，減少測定誤差，最后停止通入氮氣，草酸亞鐵晶體分解生成的氣體進入裝置B檢驗是否生成二氧化碳氣體，通過氫氧化鈉溶液除去二氧化碳，裝置D吸收水蒸氣，氣體進入裝置E，還原氧化銅生成紅色銅證明一氧化碳的存在，最后剩余一氧化碳點燃處理，防止污染空氣，
（1）F為酒精燈；
（2）利用生成氮氣提供惰性環(huán)境，避免干擾分解產物的分析和驗證，加入藥品前，應該進行的實驗操作是檢查裝置氣密性檢查，實驗時先通一會氮氣，其目的是利用氮氣排除裝置中的空氣，加熱AE，觀察到現象，停止加熱裝置A、E，繼續(xù)通入N₂；
（3）B中是澄清石灰水，生成沉淀證明生成二氧化碳，證明一氧化碳生成可以利用裝置E，一氧化碳還原氧化銅反應生成二氧化碳說明；
（4）C中氫氧化鈉溶液是吸收二氧化碳，避免干擾一氧化碳的檢驗；
（5）分解生成物有二氧化碳、一氧化碳，依據氧化還原反應電子轉移守恒分析判斷；
（6）N點殘留固體質量占原樣品總質量的百分數位80%，損失20%，FeC₂O₄．nH₂O中結晶水的質量，$\frac{18n}{144+18n}$×100%=20%，n=2，故M→N發(fā)生反應是FeC₂O₄.2H₂O加熱失去結晶水；由圖可知已知圖中N時剛好完全失去結晶水，加熱至P時，分解完全，假定草酸亞鐵晶體為180g，其物質的量為1mol，則P固體的質量為180g×40%=72g，鐵元素質量為1mol×56g/mol=56，故應含有氧元素為72g-56g=16g，即鐵原子與氧原子物質的量之比為1：1，應為FeO，N點到P點是FeC₂O₄分解的反應．

解答 解：（1）儀器圖形和作用可知F為酒精燈，故答案為：酒精燈；
（2）實驗時先通一會氮氣，其目的是利用氮氣排除裝置中的空氣，避免空氣中二氧化碳對實驗造成干擾，加熱AE，觀察到現象，停止加熱裝置A、E，繼續(xù)通入N₂，其目的是實驗結束把生成的產物全部趕到后面的裝置充分反應，減少測定誤差，最后停止通入氮氣，實驗操作順序為④①③②⑤⑥，
故答案為：③②⑤⑥；
（3）在實驗中觀察到B中出現渾濁，說明生成物中有二氧化碳氣體，E的硬質玻管內固體變紅，說明是一氧化碳還原氧化銅得到金屬銅，證明分解生成物中含CO₂、CO，
故答案為：CO₂、CO；
（4）C中氫氧化鈉溶液是吸收二氧化碳，避免干擾一氧化碳的檢驗，
故答案為：除去二氧化碳氣體；
（5）結合（3）可知生成產物中含二氧化碳和一氧化碳，草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•nH₂O）分解，其中碳元素化合價+3價變化為+4價和+2價，得到一氧化碳和二氧化碳物質的量之比為1：1，依據氧化還原反應電子守恒可知亞鐵離子化合價未發(fā)生變化，碳酸亞鐵分解生成二氧化碳和氧化亞鐵，若只有碳酸亞鐵，不能生成二氧化碳，
故答案為：ad；
（6）N點殘留固體質量占原樣品總質量的百分數位80%，損失20%為結晶水的質量含量，FeC₂O₄．nH₂O中結晶水的質量，$\frac{18n}{144+18n}$×100%=20%，n=2，故M→N發(fā)生反應是FeC₂O₄.2H₂O加熱失去結晶水；由圖可知N加熱生成P時，分解完全，假定草酸亞鐵晶體為180g，其物質的量為1mol，則C固體的質量為180g×40%=72g，鐵元素質量為1mol×56g/mol=56，故應含有氧元素為72g-56g=16g，氧原子物質的量為1mol，即鐵原子與氧原子物質的量之比為1：1，應為FeO，依據氧化還原反應電子守恒分析計算，碳元素化合價從+3價變化為+2價和+3價，生成一氧化碳和二氧化碳氣體，原子守恒配平寫出化學方程式；FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O；
故答案為：FeC₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O．

點評 本題結合草酸亞鐵晶體的分解考查了實驗方案設計、實驗現象分析、實驗數據分析、根據化學式的計算等知識點，綜合性較強，題目難度中等．