Question

将固体FeC₂O₄·2H₂O放在一个可称量的容器中加热灼烧，固体质量随温度升高而变化，测得数据如下：

温度/℃	25	300	350	400	500	600	900
固体质量/g	1.000	0.800	0.800	0.400	0.444	0.444	0.429

根据以上数据进行计算和分析，完成下列填空：

（1）写出25～300 ℃时固体发生变化的化学方程式                               ，判断理由是                                        。

（2）350～400 ℃时固体发生变化得到的产物是                                   ，物质的量之比为           。

（3）500 ℃时产物的含氧质量分数为        。

（4）写出600～900 ℃时固体发生变化的化学方程式                                。

Answer 1

解析：(1)通过计算可知固体减少的质量刚好等于1.000 g FeC₂O₄·2H₂O中所含结晶水的质量，即可确定反应中失去的是H₂O。

(2)在350～400 ℃，FeC₂O₄进一步分解，质量减少一半，比较FeC₂O₄与铁的氧化物的相对分子质量，只有剩余固体为FeO符合要求，由反应式：

得生成物的物质的量之比为1∶1∶1。

(3)(4)问是有紧密联系的，在400～500 ℃，FeO在灼烧过程中质量增加，可能是结合空气中的氧生成高价的氧化物，600～900 ℃过程中固体质量又减小，由此推测固体物质可能发生如下变化：6FeO→3Fe₂O₃(结合氧原子)→2Fe₃O₄(再失去氧原子)，用表中的数据进行验证：

       2FeO～Fe₂O₃                        Δm(增加)                                      

            144                                             16

          0.400                                0.444-0.400=0.044

     3Fe₂O₃～2Fe₃O₄                         Δm(减少)

             480                                         16

           0.444                                 0.444-0.429=0.015

由上可知符合要求，因此500 ℃时产物为Fe₂O₃，含氧的质量分数为30%，600～900 ℃时的反应式为：

由以上分析可知FeC₂O₄·2H₂O在加热灼烧过程中经过一个复杂的变化过程，即由FeC₂O₄·2H₂O→FeC₂O₄→FeO→Fe₂O₃→Fe₃O₄。将上述的过程绘制成如下图所示，更能方便地看清整个变化过程。

           

                            FeC₂O₄·2H₂O受热分解的质量变化

答案：(1)          固体减少的质量刚好等于FeC₂O₄·2H₂O中所含的结晶水的质量

(2)FeO、CO、CO₂     1∶1∶1

(3)30%

(4)