Question

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】

1、草酸亞鐵晶體熱分解的氣體產(chǎn)物是H₂O，CO，CO₂

2、白色的無水CuSO₄遇水蒸氣會變成藍(lán)色

【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】

（1）從環(huán)保角度考慮，該套實(shí)驗(yàn)裝置的明顯缺陷是　　

（2）可選擇以下實(shí)驗(yàn)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）D中濃硫酸的作用是　　，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　　（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　　

（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　　（填物質(zhì)的名稱或化學(xué)式）溶液的洗氣瓶．

【數(shù)據(jù)分析】

（6）稱取3.60g草酸亞鐵晶體（FeC₂O₄•2H₂O，相對分子質(zhì)量是180）用熱重法對其進(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所示，請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　　．

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　　．（請寫出計(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中黑色粉末變紅色，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；黑色粉末變紅色． （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：把裝置中的空氣排盡，避免一氧化碳和空氣混合達(dá)到爆炸極限時(shí)，加熱時(shí)發(fā)生爆炸． 故填：把裝置中的空氣排盡，避免一氧化碳和空氣混合達(dá)到爆炸極限時(shí)，加熱時(shí)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，應(yīng)該把分解生成的二氧化碳除盡，只要在C和D裝置之間增加盛有濃氫氧化鈉溶液的洗氣瓶即可． 故填：濃氫氧化鈉溶液． （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•2H2OFeC2O4+2H2O↑． 故填：FeC2O4•2H2OFeC2O4+2H2O↑． ②草酸亞鐵晶體中的鐵元素質(zhì)量為：3.6g××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FexOy， 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．