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(xué)興趣小組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(guò)程如下：

（查閱資料）

①硫酸銅晶體（CuSO45H2O）受熱時(shí)會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)： CuSO45H2OCuSO4+5H2O草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O）也能發(fā)生類(lèi)似的反應(yīng)；

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(wú)水CuSO4遇水蒸氣會(huì)變成藍(lán)色；

④濃硫酸具有吸水性，是常用的氣體干燥劑；

⑤濃的氫氧化鈉溶液易吸收大量的二氧化碳?xì)怏w，比石灰水吸收效果好。

（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(wèn)題討論）

（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如果觀察到以下現(xiàn)象：B中白色無(wú)水CuSO4變成藍(lán)色，___________，E中黑色粉末變成紅色，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O，CO，CO2；寫(xiě)出F裝置中所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_________。

（4）該興趣小組進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先點(diǎn)燃__________處（填“A”或“E”）的酒精燈，原因是____________。

（5）若通過(guò)F裝置中澄清石灰水變渾濁來(lái)證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物中有CO，則需對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)，請(qǐng)說(shuō)出你的改進(jìn)措施________。

（數(shù)據(jù)分析）

（6）稱(chēng)取3.60g草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O，相對(duì)分子質(zhì)量是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圖所示，請(qǐng)分析該圖回答下列問(wèn)題：

①過(guò)程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________。

②已知：300℃時(shí)草酸亞鐵晶體完全分解后剩余固體只有一種且是鐵的氧化物。通過(guò)計(jì)算可確定該氧化物為_____________（填名稱(chēng)）。（請(qǐng)寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

【答案】無(wú)尾氣處理裝置 甲 C中澄清石灰水變渾濁 CO+ CuO Cu + CO2 A 需先將裝置內(nèi)的空氣排盡，防止CO與空氣混合加熱發(fā)生爆炸 在C和D裝置之間增加盛有足量濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶 FeC2O42H2OFeC2O4+2H2O 氧化鐵(詳見(jiàn)解析)

【解析】

（1）根據(jù)查閱資料可知，草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O，CO，CO2，一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中會(huì)污染環(huán)境，從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是無(wú)處理尾氣裝置；

（2）加熱固體物質(zhì)時(shí)，為防止冷凝水倒流引起試管的炸裂，試管口應(yīng)該略向下傾斜，“熱分解裝置”應(yīng)該選擇甲裝置；

（3）若有水生成，根據(jù)查閱資料可知，白色的無(wú)水CuSO4遇水蒸氣會(huì)變成藍(lán)色，可用無(wú)水CuSO4檢驗(yàn)是否有水生成，若有二氧化碳生成，二氧化碳能使澄清石灰水就渾濁，可用澄清石灰水檢驗(yàn)二氧化碳的存在，若有CO生成，CO能與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，可根據(jù)氧化銅是否被還原檢驗(yàn)一氧化碳的存在，所以根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如果觀察到以下現(xiàn)象：B中白色無(wú)水CuSO4變成藍(lán)色，C中澄清石灰水變渾濁，E中黑色粉末變成紅色，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O，CO，CO2；F裝置中所發(fā)生反應(yīng)是一氧化碳與氧化銅在加熱的條件下生成銅和二氧化碳，化學(xué)方程式CO+ CuO Cu + CO2；

（4）進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先點(diǎn)燃A處的酒精燈，原因是需先將裝置內(nèi)的空氣排盡，防止CO與空氣混合加熱發(fā)生爆炸；

（5）若通過(guò)F裝置中澄清石灰水變渾濁來(lái)證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物中有CO，則在C和D裝置之間增加盛有足量濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶，以除去二氧化碳?xì)怏w；

（6）①3.60g草酸亞鐵晶體中草酸亞鐵質(zhì)量為=，結(jié)晶水質(zhì)量=3.60g-2.88g=0.72g，經(jīng)過(guò)過(guò)程Ⅰ，剩余固體的質(zhì)量為2.88g，說(shuō)明結(jié)晶水完全失去，此時(shí)的固體物質(zhì)為FeC2O4；過(guò)程Ⅰ的反應(yīng)是草酸亞鐵晶體受熱分解生成草酸亞鐵和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式是FeC2O42H2OFeC2O4+2H2O；

②3.60g草酸亞鐵晶體中鐵元素質(zhì)量=，則鐵的氧化物中氧元素質(zhì)量=1.60g-1.12g=0.48g，鐵原子和氧原子的個(gè)數(shù)比=，因此鐵的氧化物化學(xué)式是Fe2O3，物質(zhì)的名稱(chēng)是氧化鐵。