Question

【題目】草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O）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，某化學興趣小組設計實驗驗證草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物，并用熱重法（TG）確定其分解后所得固體產(chǎn)物的組成，探究過程如下：

（查閱資料）

（1）草酸亞鐵晶體受熱失去結晶水。

（2）草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O、CO、CO2。

（3）白色的無水CuSO4遇水蒸氣會變成藍色。

（4）濃硫酸具有吸水干燥的性質。

（5）氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水。

（實驗設計）

（1）從環(huán)保角度考慮，該套實驗裝置的明顯缺陷是_____如何改進_____。

（2）可選擇以下實驗裝置中的_____（選填“甲”或“乙”）作為虛線中的“熱分解裝置”。

（問題討論）

（3）實驗過程中觀察到：B中白色無水CuSO4變成藍色，C中澄清石灰水變渾濁的反應方程式_____（填化學方程式），E中_____（填實驗現(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）該興趣小組進行上述實驗時，先點燃熱分解裝置中的酒精燈，一段時間后再點燃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裝置之間增加盛有足量的濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶，其作用是_____。

（數(shù)據(jù)分析）

（6）稱取3.60g草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O，相對分子質量是180）用熱重法對其進行熱分解，得到剩余固體的質量隨溫度變化的曲線如圖3所示，請分析該圖回答下列問題：

①過程Ⅰ發(fā)生反應的化學方程式：為_____。

②300℃時剩余固體只有一種且是鐵的氧化物，試通過計算確定該氧化物的化學式或名稱_____。

請寫出計算過程：

Answer 1

【答案】沒有處理尾氣裝置 在F裝置右邊導管口處點燃尾氣，或收集尾氣 乙 Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O 黑色固體變紅色 排出裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸 吸收二氧化碳氣體 FeC2O42H2OFeC2O4+2H2O Fe2O3或氧化鐵

【解析】

（1）一氧化碳是空氣污染物，從環(huán)保角度考慮，該套實驗裝置的明顯缺陷是沒有處理尾氣裝置，改進方法：在F裝置右邊導管口處點燃尾氣，或收集尾氣；

（2）加熱固體時，試管口略向下傾斜能夠防止水蒸氣冷凝回流炸裂試管，故選裝置乙；

（3）實驗過程中觀察到：B中白色無水CuSO4變成藍色，說明草酸亞鐵晶體分解生成了水，C中澄清石灰水變渾濁，是因為二氧化碳和氫氧化鈣反應生成白色沉淀碳酸鈣和水，反應的反應方程式為：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O；

E中黑色固體變紅色，說明草酸亞鐵晶體分解生成了一氧化碳，一氧化碳和氧化銅反應生成了銅和二氧化碳；

（4）先點燃熱分解裝置中的酒精燈，一段時間后再點燃E處的酒精燈，原因是排出裝置中的空氣，防止一氧化碳和空氣混合加熱時發(fā)生爆炸；

（5）足量的濃氫氧化鈉溶液能夠充分吸收草酸晶體分解生成的二氧化碳；

（6）①過程Ⅰ中，草酸亞鐵晶體分解生成草酸亞鐵和水，發(fā)生反應的化學方程式為：為 FeC2O42H2O FeC2O4+2H2O。

②草酸亞鐵晶體中的鐵元素質量為：3.60g× ×100%＝1.12g，

氧化物中氧元素的質量為：1.60g﹣1.12g＝0.48g，

鐵元素和氧元素的質量比為：1.12g：0.48g＝7：3，

設鐵的氧化物的化學式為FexOy，

則有：56x：16y＝7：3，

x：y＝2：3，

鐵的氧化物的化學式為Fe2O3。