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(chǎn)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(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）

①硫酸銅晶體（CuSO45H2O）受熱時會發(fā)生如下反應： CuSO45H2OCuSO4+5H2O草酸亞鐵晶體（FeC2O42H2O）也能發(fā)生類似的反應；

②草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O，CO，CO2；

③白色的無水CuSO4遇水蒸氣會變成藍色；

④濃硫酸具有吸水性，是常用的氣體干燥劑；

⑤濃的氫氧化鈉溶液易吸收大量的二氧化碳氣體，比石灰水吸收效果好。

（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_______。

（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）實驗過程中如果觀察到以下現(xiàn)象：B中白色無水CuSO4變成藍色，___________，E中黑色粉末變成紅色，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O，CO，CO2；寫出F裝置中所發(fā)生反應的化學方程式_________。

（4）該興趣小組進行上述實驗時，應先點燃__________處（填“A”或“E”）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(chǎn)物中有CO，則需對實驗設計方案進行改進，請說出你的改進措施________。

（數(shù)據(jù)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____________。

②已知：300℃時草酸亞鐵晶體完全分解后剩余固體只有一種且是鐵的氧化物。通過計算可確定該氧化物為_____________（填名稱）。（請寫出計算過程）

Answer 1

【答案】無尾氣處理裝置 甲 C中澄清石灰水變渾濁 CO+ CuO Cu + CO2 A 需先將裝置內(nèi)的空氣排盡，防止CO與空氣混合加熱發(fā)生爆炸 在C和D裝置之間增加盛有足量濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶 FeC2O42H2OFeC2O4+2H2O 氧化鐵(詳見解析)

【解析】

（1）根據(jù)查閱資料可知，草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O，CO，CO2，一氧化碳有毒，擴散到空氣中會污染環(huán)境，從環(huán)保角度考慮，該套實驗裝置的明顯缺陷是無處理尾氣裝置；

（2）加熱固體物質時，為防止冷凝水倒流引起試管的炸裂，試管口應該略向下傾斜，“熱分解裝置”應該選擇甲裝置；

（3）若有水生成，根據(jù)查閱資料可知，白色的無水CuSO4遇水蒸氣會變成藍色，可用無水CuSO4檢驗是否有水生成，若有二氧化碳生成，二氧化碳能使澄清石灰水就渾濁，可用澄清石灰水檢驗二氧化碳的存在，若有CO生成，CO能與氧化銅反應生成銅和二氧化碳，可根據(jù)氧化銅是否被還原檢驗一氧化碳的存在，所以根據(jù)實驗過程中如果觀察到以下現(xiàn)象：B中白色無水CuSO4變成藍色，C中澄清石灰水變渾濁，E中黑色粉末變成紅色，則可證明草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H2O，CO，CO2；F裝置中所發(fā)生反應是一氧化碳與氧化銅在加熱的條件下生成銅和二氧化碳，化學方程式CO+ CuO Cu + CO2；

（4）進行上述實驗時，應先點燃A處的酒精燈，原因是需先將裝置內(nèi)的空氣排盡，防止CO與空氣混合加熱發(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(chǎn)物中有CO，則在C和D裝置之間增加盛有足量濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶，以除去二氧化碳氣體；

（6）①3.60g草酸亞鐵晶體中草酸亞鐵質量為=，結晶水質量=3.60g-2.88g=0.72g，經(jīng)過過程Ⅰ，剩余固體的質量為2.88g，說明結晶水完全失去，此時的固體物質為FeC2O4；過程Ⅰ的反應是草酸亞鐵晶體受熱分解生成草酸亞鐵和水，反應的化學方程式是FeC2O42H2OFeC2O4+2H2O；

②3.60g草酸亞鐵晶體中鐵元素質量=，則鐵的氧化物中氧元素質量=1.60g-1.12g=0.48g，鐵原子和氧原子的個數(shù)比=，因此鐵的氧化物化學式是Fe2O3，物質的名稱是氧化鐵。