Question

17．草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O）是一種淺黃色固體，難溶于水，受熱易分解，是生產鋰電池的原材料，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物，并用熱重法（TG）確定其分解后所得固體產物的組成，探究過程如下：
【查閱資料】（1）草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物是H₂O，CO，CO₂．
（2）無水硫酸銅為白色粉末，遇到水蒸氣會變成藍色結晶水合物（CuSO₄•5H₂O）．
（3）氫氧化鈣微溶于水，常溫條件下100g水中最多溶解0.02gCa（OH）₂．
【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沒有處理尾氣．
（2）可選擇以下實驗裝置中的乙（選填“甲”或“乙”）作為虛線框中的“熱分解裝置”．

【問題討論】
（3）實驗過程中觀察到B中白色無水硫酸銅粉末變成藍色，E中紅色粉末變黑色現象，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物有H₂O、CO₂和CO．E中發(fā)生的化學反應方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂．
（4）該興趣小組進行上述實驗時，先點燃熱分解裝置中的酒精燈，一段時間后再點燃E處的酒精燈，原因是把裝置中的空氣排盡，避免一氧化碳和空氣混合達到爆炸極限時，加熱時發(fā)生爆炸．
（5）有小組同學提出，上述現象不能證明草酸亞鐵晶體分解生成了CO，理由是分解生成了二氧化碳應除去．
【數據分析】（6）稱取3.60g草酸亞鐵晶體FeC₂O₄•2H₂O（相對分子質量是180）用熱重法對其進行熱分解，得到剩余固體的質量隨溫度變化的曲線如圖丙所示，請分析該圖回答下列問題：
①過程Ⅰ發(fā)生反應的化學方程式為FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
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Fe₂O₃．

Answer 1

分析 （1）一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境；
（2）加熱固體物質時，試管口應該略向下傾斜；
（3）氧化鐵能和還原劑發(fā)生反應；
（4）可燃性氣體或粉塵與氧氣混合達到一定程度時，遇明火會發(fā)生爆炸；
（5）氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳；
（6）根據圖中提供的信息，通過計算可以判斷反應的化學方程式和物質的化學式．

解答 解：（1）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．故填：沒有處理尾氣；
（2）“熱分解裝置”應該選擇乙裝置．故填：乙；
（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，E中紅色粉末變黑色，說明一氧化碳與氧化鐵在高溫的條件下，生成鐵和二氧化碳，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物是H₂O，CO，CO₂．方程式為3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；故填：E中黑色粉末變紅色；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂；
（4）進行上述實驗時，先點燃熱分解裝置中的酒精燈，一段時間后再點燃E處的酒精燈，原因是：把裝置中的空氣排盡，避免一氧化碳和空氣混合達到爆炸極限時，加熱時發(fā)生爆炸．故填：把裝置中的空氣排盡，避免一氧化碳和空氣混合達到爆炸極限時，加熱時發(fā)生爆炸；
（5）若通過F裝置中澄清石灰水變渾濁來證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物中有CO，應該把分解生成的二氧化碳除盡，只要在C和D裝置之間增加盛有濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶即可．
（6）①通過剩余固體的質量可知，過程Ⅰ發(fā)生的反應是：草酸亞鐵晶體受熱失去結晶水，反應的化學方程式為：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
故填：FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O．
②草酸亞鐵晶體中的鐵元素質量為：3.6g×$\frac{56}{180}$×100%=1.12g，草酸亞鐵晶體中的鐵元素完全轉化到氧化物中，
氧化物中氧元素的質量為：1.60g-1.12g=0.48g，
鐵元素和氧元素的質量比為：1.12g：0.48g=7：3，
設鐵的氧化物的化學式為Fe_xO_y，
則有：56x：16y=7：3，
x：y=2：3，
鐵的氧化物的化學式為Fe₂O₃．
故填：Fe₂O₃．
故答案為：（1）沒有處理尾氣；
（2）乙；
（3）E中紅色粉末變黑色；3CO+Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Fe+3CO₂
（4）把裝置中的空氣排盡，避免一氧化碳和空氣混合達到爆炸極限時，加熱時發(fā)生爆炸；
（5）分解生成了二氧化碳應除去；
（6）FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O，Fe₂O₃．

點評 化學實驗現象是化學實驗最突出、最鮮明的部分，也是進行分析推理得出結論的依據，掌握物質的性質和相互之間的反應關系，并有助于提高觀察、實驗能力．所以，對化學實驗不僅要認真觀察，還應掌握觀察實驗現象的方法