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）草酸亞鐵晶體受熱失去結晶水。

（2）草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物是H2O、CO、CO2。

（3）白色的無水CuSO4遇水蒸氣會變成藍色。

（4）濃硫酸具有吸水干燥的性質。

（5）氫氧化鈉溶液能與二氧化碳反應生成碳酸鈉和水。

（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_____如何改進_____。

（2）可選擇以下實驗裝置中的_____（選填“甲”或“乙”）作為虛線中的“熱分解裝置”。

（問題討論）

（3）實驗過程中觀察到：B中白色無水CuSO4變成藍色，C中澄清石灰水變渾濁的反應方程式_____（填化學方程式），E中_____（填實驗現象），則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產物是H2O、CO2、CO。

（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_____。

（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，則需在C和D裝置之間增加盛有足量的濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶，其作用是_____。

（數據分析）

（6）稱取3.60g草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O，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3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_____。

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_____。

請寫出計算過程：

Answer 1

【答案】沒有處理尾氣裝置 在F裝置右邊導管口處點燃尾氣，或收集尾氣 乙 Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O 黑色固體變紅色 排出裝置中的空氣，防止發(fā)生爆炸 吸收二氧化碳氣體 FeC2O42H2OFeC2O4+2H2O Fe2O3或氧化鐵

【解析】

（1）一氧化碳是空氣污染物，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裝置，改進方法：在F裝置右邊導管口處點燃尾氣，或收集尾氣；

（2）加熱固體時，試管口略向下傾斜能夠防止水蒸氣冷凝回流炸裂試管，故選裝置乙；

（3）實驗過程中觀察到：B中白色無水CuSO4變成藍色，說明草酸亞鐵晶體分解生成了水，C中澄清石灰水變渾濁，是因為二氧化碳和氫氧化鈣反應生成白色沉淀碳酸鈣和水，反應的反應方程式為：Ca（OH）2+CO2═CaCO3↓+H2O；

E中黑色固體變紅色，說明草酸亞鐵晶體分解生成了一氧化碳，一氧化碳和氧化銅反應生成了銅和二氧化碳；

（4）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，原因是排出裝置中的空氣，防止一氧化碳和空氣混合加熱時發(fā)生爆炸；

（5）足量的濃氫氧化鈉溶液能夠充分吸收草酸晶體分解生成的二氧化碳；

（6）①過程Ⅰ中，草酸亞鐵晶體分解生成草酸亞鐵和水，發(fā)生反應的化學方程式為：為 FeC2O42H2O FeC2O4+2H2O。

②草酸亞鐵晶體中的鐵元素質量為：3.60g× ×100%＝1.12g，

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FexOy，

則有：56x：16y＝7：3，

x：y＝2：3，

鐵的氧化物的化學式為Fe2O3。