Question

7．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(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，探究過程如下：
【查閱資料】
A．草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O，CO，CO₂
B．白色的無水CuSO₄遇水蒸氣會(huì)變成藍(lán)色
C．還原氧化銅的氣體需純凈、干燥
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】（如圖1）

（1）從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是沒有處理尾氣．
（2）可選擇圖2實(shí)驗(yàn)裝置中的乙（選填“甲”或“乙”）作為虛線中的“熱分解裝置”．
【問題討論】
（3）D中濃硫酸的作用是干燥氣體，實(shí)驗(yàn)過程中觀察到B中白色無水CuSO₄變成藍(lán)色，C中澄清石灰水變渾濁，E中黑色固體變紅色（填實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象），則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O，CO，CO₂．
（4）該興趣小組進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，先點(diǎn)燃熱分解裝置中的酒精燈，一段時(shí)間后再點(diǎn)燃E處的酒精燈，原因是將裝置中的空氣排盡，防止CO和空氣的混合氣體受熱爆炸．
（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(chǎn)物中有CO，則需在C和D裝置之間增加盛有NaOH溶液的洗氣瓶，該洗氣瓶的作用是NaOH．
【數(shù)據(jù)分析】
（6）稱取3.60g草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O，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3所示，請(qǐng)分析該圖回答下列問題：
①過程Ⅰ發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeC₂O₄•2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$FeC₂O₄+2H₂O↑．
②300℃時(shí)剩余固體只有一種且是鐵的氧化物，試通過計(jì)算確定該氧化物的化學(xué)式或名稱Fe₂O₃．（請(qǐng)寫出計(jì)算過程）

Answer 1

分析 （1）一氧化碳有毒，擴(kuò)散到空氣中會(huì)污染環(huán)境；
（2）加熱固體物質(zhì)時(shí)，試管口應(yīng)該略向下傾斜；
（3）濃硫酸具有吸水性，氧化銅能和還原劑發(fā)生反應(yīng)；
（4）可燃性氣體或粉塵與氧氣混合達(dá)到一定程度時(shí)，遇明火會(huì)發(fā)生爆炸；
（5）氫氧化鈉溶液能夠吸收二氧化碳；
（6）根據(jù)圖中提供的信息，通過計(jì)算可以判斷反應(yīng)的化學(xué)方程式和物質(zhì)的化學(xué)式．

解答 解：（1）從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)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(yīng)該選擇乙裝置．
故填：乙．
（3）D中濃硫酸的作用是干燥氣體，實(shí)驗(yàn)過程中觀察到B中白色無水CuSO₄變成藍(lán)色，C中澄清石灰水變渾濁，E中黑色固體變紅色，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O，CO，CO₂．
故填：干燥氣體；黑色固體變紅色．
（4）進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)時(shí)，先點(diǎn)燃熱分解裝置中的酒精燈，一段時(shí)間后再點(diǎn)燃E處的酒精燈，原因是：將裝置中的空氣排盡，防止CO和空氣的混合氣體受熱爆炸．
故填：將裝置中的空氣排盡，防止CO和空氣的混合氣體受熱爆炸．
（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(chǎn)物中有CO，應(yīng)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NaOH溶液的洗氣瓶即可．
故填：NaOH．
（6）①通過剩余固體的質(zhì)量可知，過程Ⅰ發(fā)生的反應(yīng)是：草酸亞鐵晶體受熱失去結(jié)晶水，反應(yīng)的化學(xué)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(zhì)量為：3.6g×$\frac{56}{180}$×100%=1.12g，草酸亞鐵晶體中的鐵元素完全轉(zhuǎn)化到氧化物中，
氧化物中氧元素的質(zhì)量為：1.60g-1.12g=0.48g，
鐵元素和氧元素的質(zhì)量比為：1.12g：0.48g=7：3，
設(shè)鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe_xO_y，
則有：56x：16y=7：3，
x：y=2：3，
鐵的氧化物的化學(xué)式為Fe₂O₃．
故填：Fe₂O₃．

點(diǎn)評(píng) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是化學(xué)實(shí)驗(yàn)最突出、最鮮明的部分，也是進(jìn)行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，并有助于提高觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ�所以，�?duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要認(rèn)真觀察，還應(yīng)掌握觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法．