题目内容

4．有些晶体按比例带有一定量的结晶水，带有结晶水的晶体在一定温度下会脱去结晶水．草酸晶体（H2C2O4•xH2O）在常温下是一种无色透明晶体．草酸晶体受热时分解的化学方程式为：
H2C2O4•xH2O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$（x+1）H2O+CO2↑+CO↑
某化学兴趣小组的同学利用该信息以及所学的知识设计并开展实验，测定草酸晶体中结晶水的质量分数．（图1中固定装置已略去，装置气密性良好，装置A、B中的试剂足量，注射器量程足够）

Ⅰ．测量装置A、B的质量，排尽注射器中的空气，连接装置；
Ⅱ．取质量为m的草酸晶体，加热至完全分解，将产物全部通入以上装置；
Ⅲ．测量并记录装置A增加的质量为a，装置B增加的质量为b，装置C读数为V；
Ⅳ．甲乙丙三位同学分别利用装置ABC所得数据计算该草酸晶体中结晶水的质量分数．
请回答下列问题：
（1）装置A中盛放的液体是浓硫酸；装置B的作用是吸收反应生成的二氧化碳；装置C的作用之一是测量一氧化碳的体积．
（2）甲同学依据装置A测量结果计算结晶水的质量分数为$\frac{100a}{m}$%（用代数式表示）．
（3）该同学还想研究草酸亚铁晶体的组成，称取54.0g草酸亚铁晶体在隔绝空气条件下加热，得到剩余固体的质量随温度变化曲线如图2所示．
已知：温度t1℃时，草酸亚铁晶体完全脱去结晶水，并生成草酸亚铁（FeC2O4）固体；温度t2℃时，草酸亚铁完全分解，发生反应：3FeC2O4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4CO↑+2CO2↑．
①根据化学方程式计算草酸亚铁晶体完全脱去结晶水生成FeC2O4的质量．
②求该草酸亚铁晶体中铁元素的质量分数（精确到0.1%）．

分析 （1）浓硫酸具有吸水性，可以用作氢气、氧气、二氧化碳等气体的干燥剂；
氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳气体；
一氧化碳不能和硫酸、氢氧化钠反应，不溶于水；
（2）结晶水的质量分数=$\frac{结晶水质量}{草酸晶体质量}$×100%；
（3）由图中信息可知，草酸亚铁中的铁元素完全转化到四氧化三铁中去，根据四氧化三铁质量可以计算铁元素质量，进一步可以计算该草酸亚铁晶体中铁元素的质量分数．

解答 解：（1）装置A中盛放的液体是浓硫酸；
装置B的作用是吸收反应生成的二氧化碳；
装置C的作用之一是测量一氧化碳的体积．
故填：浓硫酸；吸收反应生成的二氧化碳；一氧化碳．
（2）甲同学依据装置A测量结果计算结晶水的质量分数为：$\frac{a}{m}$×100%=$\frac{100a}{m}$%．
故填：$\frac{100a}{m}$%．
（3）①设草酸亚铁晶体完全脱去结晶水生成FeC2O4的质量为x，
由图中信息可知，反应生成四氧化三铁质量是23.2g，
3FeC2O4$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe3O4+4CO↑+2CO2↑，
432               232
x                 23.2g
$\frac{432}{x}$=$\frac{232}{23.2g}$，
x=43.2g，
答：草酸亚铁晶体完全脱去结晶水生成FeC2O4的质量为43.2g．        
②草酸亚铁晶体中铁元素质量为：23.2g×$\frac{168}{232}$×100%=16.8g，
该草酸亚铁晶体中铁元素的质量分数为：$\frac{16.8g}{54.0g}$×100%=31.1%，
答：该草酸亚铁晶体中铁元素的质量分数为31.1%．

点评 装置A、B中分别是浓硫酸和氢氧化钠溶液，顺序不能颠倒，如果顺序颠倒，则浓硫酸吸收的水蒸气的质量不一定是反应生成的水蒸气质量，要注意理解．

练习册系列答案
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