Question

11．草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O，相對分子質量180g）是一種淺黃色晶體，難溶于水，受熱分解（文獻顯示其及應方程式為FeC₂O₄•2H₂O═FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O）．
某化學興趣小組設計如圖裝置，探究草酸亞鐵晶體的分解反應

（1）該裝置存在的明顯缺陷沒有處理尾氣中的CO氣體，會造成大氣污染．
（2）設計實驗步驟如下：①檢查裝置的氣密性；②打開活塞K₁，通入一段時間的N₂，再關閉活塞K₁；③先點燃E處的酒精燈，再點燃A處的酒精燈．
（3）實驗過程中，證明分解生成CO₂的現象是C中澄清石灰水變渾濁；而E處黑粉末變紅，證明草酸亞鐵分解產中CO，若只通過F中的現象證明產生CO，則需要在C和D之間增加盛有NaOH溶液的洗氣瓶．
（4）實驗結束后，有同字打開K₁，又通入一段時間的N₂，使裝置A中分解產生的氣體全部通入后面的裝置中，并將裝置C、F中的沉徒過濾、洗滌、干燥、稱量，測得C中沉淀質量大約是F中的3倍，重新實驗得出的實驗結果不變．小組以成員經過討論排除澄清石灰水不足造成的影響，提出三個假設：
a．CO在裝置E中沒有完全氧化．
b．使用的草酸亞鐵試劑變質，有部分CO被分解過程中產生的Fe₂O₃氧化為CO₂
c．草酸亞鐵分解時，有部分CO被FeO氧化為CO₂
小組成員于是設計如下方案驗證：
①驗證假設a：在E之后再增加一個相同裝罝E，并增加E中CuO的量，重新實驗，所得數據只有微小變化，但不足以影響實驗結果，說明假設a不成立．
②驗證假設b：取少量草酸亞鐵晶體溶于鹽酸，再加入適量的KSCN 或NH₄SCN溶液，無明顯現象，證明草酸亞鐵晶體沒有變質，說明假設b不成立
③驗證假設c：取實驗后A中固體溶于鹽酸，產生氣體，證明假設c成立．
④實驗時同時測出下列有關數據：FeC₂O₄•2H₂O的質量為10.80g，A中剩余固體的質量
為3.84g，測得實驗結束后裝置A中n（FeO）=0.03．
（5）根據實驗分析，寫出裝置A中發(fā)生的總反應方程式FeC₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe+FeO+CO↑+3CO₂↑+2H₂O．由于實驗的分解方程式與文獻不同，實驗小組再次經過討論，利用原有實驗裝置圖，對實驗步驟略作改動，再次進行實驗，得出與文獻一致的反應方程式，請你寫出改動部分的實驗步驟打開活塞K₁，通入一段時間的N₂，不關閉活塞K₁．

Answer 1

分析 檢查裝置的氣密性，打開活塞K₁，通入一段時間的N₂，再關閉活塞K₁，先點燃E處酒精燈，再點燃A處酒精燈，裝置A中反應反應的方程式為FeC₂O₄•2H₂O═FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O，通過裝置B中無水硫酸銅檢驗吸收生成的水蒸氣，通過裝置C中澄清石灰水檢驗并吸收生成的二氧化碳，通過裝置D中的濃硫酸干燥氣體，通過裝置E，一氧化碳和氧化銅發(fā)生反應，生成銅和二氧化碳，通過裝置F中澄清石灰水檢驗生成的二氧化碳氣體，證明有一氧化碳氣體生成，
（1）一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境；
（2）檢查裝置的氣密性，打開活塞K₁，通入一段時間的N₂，再關閉活塞K₁，排凈裝置內的空氣，為更好啊的檢驗生成的一氧化碳氣體，先點燃E處酒精燈；
（3）二氧化碳能使裝置B中澄清石灰水變渾濁；E處黑粉末變紅，證明草酸亞鐵分解產中CO，為保證檢驗的準確性，在CD間增加除去二氧化碳氣體的裝置；
（4）亞鐵離子被氧化為鐵離子變質，利用鐵離子遇到KSCN溶液會生成紅色溶液； 氧化亞鐵氧化一氧化碳會生成鐵；結合碳元素守恒和碳元素守恒列式計算；
（5）實驗分析可知晶體分解生成的產物為二氧化碳、一氧化碳、水、氧化亞鐵、鐵，反應后固體為鐵和亞鐵，避免生成鐵，可以使裝置中充滿氮氣；

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．沒有處理尾氣中的CO氣體，會造成大氣污染，
故答案為：沒有處理尾氣中的CO氣體，會造成大氣污染；
（2）實驗步驟如下：①檢查裝置的氣密性；②打開活塞K₁，通入一段時間的N₂，再關閉活塞K₁；③先點燃E處酒精燈，再點燃A處酒精燈，更好的檢驗一氧化碳氣體的存在，
故答案為：E、A；
（3）實驗過程中，證明分解生成CO₂的現象是C中澄清石灰水變渾濁，而E處黑粉末變紅，證明草酸亞鐵分解產中CO，若只通過F中的現象證明產生CO，則需要在C和D之間增加盛有NaOH溶液的洗氣瓶，用來除凈生成的二氧化碳氣體，
故答案為：C中澄清石灰水變渾濁；NaOH；
（4）②驗證假設b：取少量草酸亞鐵晶體溶于鹽酸，再加入適量的KSCN 或NH₄SCN溶液，無明顯現象，證明草酸亞鐵晶體沒有變質，說明假設b不成立，
③驗證假設c：草酸亞鐵分解時，有部分CO被FeO氧化為CO₂，反應過程中有Fe生成，取實驗后A中固體溶于鹽酸，產生氣體，說明生成了鐵，證明假設c成立，
④分析可知晶體分解生成的產物為二氧化碳、一氧化碳、水、氧化亞鐵、鐵，反應后固體為鐵和亞鐵，
實驗時同時測出下列有關數據：FeC₂O₄•2H₂O的質量為10.80g，其物質的量n=$\frac{10.80g}{80g/mol}$=0.06mol，A中剩余固體的質量為3.84g，設生成Fe物質的量為x，FeO物質的量為y，
x+y=0.06mol
56x+72y=3.84g
x=0.03mol
y=0.03mol
測得實驗結束后裝置A中n（FeO）=0.03mol，
故答案為：KSCN 或NH₄SCN；氣體；0.03；
（5）實驗分析可知晶體分解生成的產物為二氧化碳、一氧化碳、水、氧化亞鐵、鐵，反應后固體為鐵和亞鐵，測得C中沉淀質量大約是F中的3倍，碳元素守恒說明二氧化碳物質的量是一氧化碳物質的量的3倍，反應的化學方程式為：FeC₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe+FeO+CO↑+3CO₂↑+2H₂O，
文獻中發(fā)生的反應的化學方程式：FeC₂O₄•2H₂O═FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O，實驗步驟中改動打開活塞K₁，通入一段時間的N₂，不關閉活塞K₁，始終充滿氮氣環(huán)境進行反應，避免部分CO被FeO氧化為CO₂，同時生成Fe，
故答案為：FeC₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe+FeO+CO↑+3CO₂↑+2H₂O，開活塞K₁，通入一段時間的N₂，不關閉活塞K₁．

點評 本題考查了物質反應產物的實驗探究、反應現象分析判斷、實驗結論的探究和實驗驗證設計，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．