Question

2．草酸亚铁（FeC₂O₄）是一种重要的化工原料，加热草酸亚铁可得到CO、CO₂和FeO．某研究小组欲在实验室中通过实验验证上述结论的正确性，设计了如下实验装置并进行实验（加热仪器未画出）．

（1）确定该装置气密性良好的实验操作和现象是用酒精灯微热A处的硬质玻璃管，观察到F处有气泡产生，停止加热后观察到F中的导管内有一端水柱；该套装置中有明显的不足之处，不足之处是缺少尾气处理装置．
（2）A中反应的化学方程式为：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+FeO；
（3）A、E两外均需要加热，其加热的先后顺序是先加热A，后加热E；装置B的作用是检验并除去CO₂；C的作用是检验CO₂是否除尽；D中试剂是浓硫酸，若不是通过观察E中现象的变化来判断气体产物中有CO，则判断气体产物中有CO的实验现象是C中无明显现象而F中石灰水变浑浊；
（4）某同学取适量的A中已充分分解后的固体溶于已除去溶解氧的纯稀硫酸中，无意中他将几滴KSCN溶液加入到该溶液中，结果发现溶液变红色，经过思考后他认为导致溶液变红色的原因可能是：①生成的FeO被O₂氧化；②草酸亚铁中混有+3价的铁的化合物．为验证假设①的正确性，只需要对上述装置进行改进即可，改进的方法是将A中硬质玻璃管的橡皮塞改为连接有导管及止水夹的橡皮塞，加热A处前先向装置内通入一段时间的N₂．

Answer 1

分析 （1）微热A装置中的玻璃管，通过F中是否有气泡及导管中是否形成水柱进行判断装置的气密性；该反应中生成的CO有毒，需要使用尾气吸收装置；
（2）加热草酸亚铁可得到CO、CO₂和FeO，据此写出反应的化学方程式；
（3）E出在加热条件下反应，若CO纯度不足会发生爆炸，所以先加热A将装置中空气排净，再加热E；装置B中的氢氧化钡溶液用于检验并除去二氧化碳，装置C用于检验二氧化碳是否除尽，避免干扰CO的检验；装置D盛放浓硫酸，用于干燥CO气体；装置C澄清石灰水没有变浑浊，证明二氧化碳已经除尽，若装置F中澄清石灰水变浑浊，则证明混合气体中含有CO；
（4）将几滴KSCN溶液加入到该溶液中，结果发现溶液变红色，说明溶液中含有铁离子，可能是生成的氧化亚铁被氧气氧化，也可能是原草酸亚铁中含有+3价的铁的化合物；若验证假设①的正确性，实验前用氮气将装置中的空气排净即可，据此设计方案．

解答 解：（1）用酒精灯微热A处的硬质玻璃管，若装置气密性良好，则会观察到F处有气泡产生，停止加热后F中的导管内有一端水柱；加热草酸亚铁可得到CO、CO₂和FeO，CO是一种有毒气体，多余的气体需要不能直接排放，该装置中缺少尾气处理装置，
故答案为：用酒精灯微热A处的硬质玻璃管，观察到F处有气泡产生，停止加热后观察到F中的导管内有一端水柱；缺少尾气处理装置；
（2）加热草酸亚铁可得到CO、CO₂和FeO，反应的化学方程式为：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+FeO，
故答案为：FeC₂O₄$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CO₂↑+CO↑+FeO；
（3）E的反应需要加热，若CO纯度不足会发生爆炸现象，所以应该先加热A将装置中空气排净，再加热E，顺序不能颠倒；
二氧化碳能够与氢氧化钡反应生成白色沉淀，所以装置B中的氢氧化钡溶液用于检验并除去二氧化碳；
装置F用于检验CO被氧化后生成的二氧化碳，所以原气体中的二氧化碳必须除尽，所以装置C用于检验二氧化碳是否除尽，避免干扰CO的检验；
装置E中用CO与CuO在加热条件下反应，气体必须是干燥的，所以装置D盛放浓硫酸，用于干燥CO气体；
当装置C澄清石灰水没有变浑浊时，证明原混合气体中的二氧化碳已经除尽，若装置F中澄清石灰水还变浑浊，则证明混合气体中含有CO，
故答案为：先加热A，后加热E；检验并除去CO₂；检验CO₂是否除尽；浓硫酸；C中无明显现象而F中石灰水变浑浊；
（4）取适量的A中已充分分解后的固体溶于已除去溶解氧的纯稀硫酸中，将几滴KSCN溶液加入到该溶液中，结果发现溶液变红色，说明溶液中含有铁离子，亚铁离子容易被氧化，可能是生成的氧化亚铁被装置中的氧气氧化，也可能是原草酸亚铁样品中混有+3价的铁的化合物；
若验证假设①的正确性，实验前用氮气将装置中的空气排净即可，改进方法为：将A中硬质玻璃管的橡皮塞改为连接有导管及止水夹的橡皮塞，加热A处前先向装置内通入一段时间的N₂，
故答案为：草酸亚铁中混有+3价的铁的化合物；将A中硬质玻璃管的橡皮塞改为连接有导管及止水夹的橡皮塞，加热A处前先向装置内通入一段时间的N₂．

点评 本题考查了探究物质组成及性质实验方案的设计，题目难度中等，明确实验目的及化学实验基本操作方法为解答关键，注意掌握性质实验方案的设计方法，试题充分考查了学生的分析、理解能力及化学实验能力．