Question

【題目】某化學(xué)興趣小組進(jìn)行草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)分解的實驗探究。

【猜 想】草酸亞鐵晶體分解會產(chǎn)生CO、CO2和H2O三種氣體。

【實驗方案】按照上圖裝置進(jìn)行實驗(夾持裝置未畫出)。

【問題討論】(1)實驗開始前需要先鼓入一段時間的N2，該操作的目的為_________；

(2)C中氫氧化鈉溶液的作用是_______；

(3)E中堿石灰的作用是___________；

【結(jié)果分析】(4)定性分析：

①試管D中出現(xiàn)渾濁，證明產(chǎn)物中有_____存在；證明分解產(chǎn)物中存在CO的現(xiàn)象是_____。

②小明認(rèn)為應(yīng)增加H裝置，則H裝置應(yīng)放在____兩個裝置之間，若觀察到____，則證明有水生成；

(5)定量分析(假定每一步反應(yīng)進(jìn)行完全)：取3.6g樣品進(jìn)行上述實驗，測得裝置A硬質(zhì)玻璃管中殘余1.44g黑色固體FeO，裝置F中硬質(zhì)玻璃管固體質(zhì)量減輕0.32g，則草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)分解得到的CO2的質(zhì)量為______。

【反思評價】(6)從環(huán)保角度考慮，該套實驗裝置的明顯缺陷是______；

(7)文獻(xiàn)顯示，FeC2O42H2O受熱分解時，固體的質(zhì)量隨溫度變化的曲線如下圖所示，寫出加熱到400oC時，FeC2O42H2O受熱分解的化學(xué)方程式_______。

根據(jù)圖像，若有3.6gFeC2O42H2O在敞口環(huán)境中充分加熱，最終得到紅棕色固體1.60g，則該物質(zhì)的化學(xué)式為_______。由此，你認(rèn)為進(jìn)行該實驗需要注意的事項是________________。

Answer 1

【答案】 排盡裝置內(nèi)的空氣，防止空氣中的CO2等對實驗造成干擾 吸收CO2，防止對CO的檢驗形成干擾 吸收水蒸氣(或干燥CO氣體) CO2 D中石灰水不變渾濁，G中石灰水變渾濁(或黑色固體變紅) AB 無水硫酸銅變藍(lán) 0.88g 沒有處理尾氣 FeC2O42H2OFeO+CO↑+CO2↑+2H2O↑ Fe2O3 FeC2O42H2O分解實驗應(yīng)在密閉環(huán)境中進(jìn)行，因為FeO易被氧化等

【解析】本題在草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)分解的實驗探究的情境下考查了CO2、CO、H2O的檢驗，根據(jù)化學(xué)方程式的綜合計算，綜合較強，弄清每個裝置的作用和反應(yīng)曲線的涵義是解題的關(guān)鍵，化學(xué)計算中運用元素的守恒的觀念。

(1) 空氣中的CO2等對實驗有干擾。實驗開始前需要先鼓入一段時間的N2，該操作的目的為排盡裝置內(nèi)的空氣，防止空氣中的CO2等對實驗造成干擾；

(2)CO是通過氧化銅的變色或澄清的石灰水變渾濁來檢驗的。C中氫氧化鈉溶液的作用是吸收CO2，防止對CO的檢驗形成干擾；

(3)E中堿石灰的作用是吸收水蒸氣(或干燥CO氣體)；

(4)①CO2能使澄清的石灰水變渾濁。試管D中出現(xiàn)渾濁，證明產(chǎn)物中有CO2存在；氧化銅與一氧化碳反應(yīng)生成銅和二氧化碳，證明分解產(chǎn)物中存在CO的現(xiàn)象是D中石灰水不變渾濁，G中石灰水變渾濁(或黑色固體變紅)；

②小明認(rèn)為應(yīng)增加H裝置，則H裝置應(yīng)放在AB兩個裝置之間，若觀察到無水硫酸銅變藍(lán)，則證明有水生成；

(5)根據(jù)化學(xué)方程式CuO +CO Δ Cu + CO2可知裝置F中硬質(zhì)玻璃管固體質(zhì)量減輕的0.32g是參加反應(yīng)的氧化銅中氧元素的質(zhì)量。

設(shè)：參加反應(yīng)的CO的質(zhì)量為x

CuO +CO Δ Cu + CO2 Δm

28 16

X 0.32g

x=0.56g

3.6g的草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)中FeC2O4的質(zhì)量=3.6g× ×100%=2.88g，FeC2O4分解產(chǎn)生了FeO、CO、CO2，所以草酸亞鐵晶體(FeC2O42H2O)分解得到的CO2的質(zhì)量=2.88g-0.56g-1.44g=0.88g；

(6)一氧化碳有毒，直接排放到空氣中會污染空氣。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；

(7) 加熱到400oC時，FeC2O42H2O完全分解，化學(xué)方程式是FeC2O42H2O FeO+CO↑+CO2↑+2H2O↑；

設(shè)：1.44g的FeO中鐵元素的質(zhì)量=1.44g××100%=1.12g， 根據(jù)質(zhì)量守恒定律在化學(xué)變化中鐵元素的質(zhì)量不變，紅棕色固體中氧元素的質(zhì)量=1.60g-1.12g=0.48g，設(shè)：紅色固體的化學(xué)式為FeaOb，則有56a：16b=1.12g：0.48g=2：3，所以紅色固體的化學(xué)式為Fe2O3；氧化亞鐵在空氣中加熱易生成氧化鐵。該實驗需要注意的事項是FeC2O42H2O分解實驗應(yīng)在密閉環(huán)境中進(jìn)行，因為FeO易被氧化等。