Question

11．草酸亚铁晶体（FeC₂O₄•2H₂O，相对分子质量180g）是一种浅黄色晶体，难溶于水，受热分解（文献显示其及应方程式为FeC₂O₄•2H₂O═FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O）．
某化学兴趣小组设计如图装置，探究草酸亚铁晶体的分解反应

（1）该装置存在的明显缺陷没有处理尾气中的CO气体，会造成大气污染．
（2）设计实验步骤如下：①检查装置的气密性；②打开活塞K₁，通入一段时间的N₂，再关闭活塞K₁；③先点燃E处的酒精灯，再点燃A处的酒精灯．
（3）实验过程中，证明分解生成CO₂的现象是C中澄清石灰水变浑浊；而E处黑粉末变红，证明草酸亚铁分解产中CO，若只通过F中的现象证明产生CO，则需要在C和D之间增加盛有NaOH溶液的洗气瓶．
（4）实验结束后，有同字打开K₁，又通入一段时间的N₂，使装置A中分解产生的气体全部通入后面的装置中，并将装置C、F中的沉徒过滤、洗涤、干燥、称量，测得C中沉淀质量大约是F中的3倍，重新实验得出的实验结果不变．小组以成员经过讨论排除澄清石灰水不足造成的影响，提出三个假设：
a．CO在装置E中没有完全氧化．
b．使用的草酸亚铁试剂变质，有部分CO被分解过程中产生的Fe₂O₃氧化为CO₂
c．草酸亚铁分解时，有部分CO被FeO氧化为CO₂
小组成员于是设计如下方案验证：
①验证假设a：在E之后再增加一个相同装罝E，并增加E中CuO的量，重新实验，所得数据只有微小变化，但不足以影响实验结果，说明假设a不成立．
②验证假设b：取少量草酸亚铁晶体溶于盐酸，再加入适量的KSCN 或NH₄SCN溶液，无明显现象，证明草酸亚铁晶体没有变质，说明假设b不成立
③验证假设c：取实验后A中固体溶于盐酸，产生气体，证明假设c成立．
④实验时同时测出下列有关数据：FeC₂O₄•2H₂O的质量为10.80g，A中剩余固体的质量
为3.84g，测得实验结束后装置A中n（FeO）=0.03．
（5）根据实验分析，写出装置A中发生的总反应方程式FeC₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe+FeO+CO↑+3CO₂↑+2H₂O．由于实验的分解方程式与文献不同，实验小组再次经过讨论，利用原有实验装置图，对实验步骤略作改动，再次进行实验，得出与文献一致的反应方程式，请你写出改动部分的实验步骤打开活塞K₁，通入一段时间的N₂，不关闭活塞K₁．

Answer 1

分析 检查装置的气密性，打开活塞K₁，通入一段时间的N₂，再关闭活塞K₁，先点燃E处酒精灯，再点燃A处酒精灯，装置A中反应反应的方程式为FeC₂O₄•2H₂O═FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O，通过装置B中无水硫酸铜检验吸收生成的水蒸气，通过装置C中澄清石灰水检验并吸收生成的二氧化碳，通过装置D中的浓硫酸干燥气体，通过装置E，一氧化碳和氧化铜发生反应，生成铜和二氧化碳，通过装置F中澄清石灰水检验生成的二氧化碳气体，证明有一氧化碳气体生成，
（1）一氧化碳有毒，扩散到空气中会污染环境；
（2）检查装置的气密性，打开活塞K₁，通入一段时间的N₂，再关闭活塞K₁，排净装置内的空气，为更好啊的检验生成的一氧化碳气体，先点燃E处酒精灯；
（3）二氧化碳能使装置B中澄清石灰水变浑浊；E处黑粉末变红，证明草酸亚铁分解产中CO，为保证检验的准确性，在CD间增加除去二氧化碳气体的装置；
（4）亚铁离子被氧化为铁离子变质，利用铁离子遇到KSCN溶液会生成红色溶液； 氧化亚铁氧化一氧化碳会生成铁；结合碳元素守恒和碳元素守恒列式计算；
（5）实验分析可知晶体分解生成的产物为二氧化碳、一氧化碳、水、氧化亚铁、铁，反应后固体为铁和亚铁，避免生成铁，可以使装置中充满氮气；

解答 解：（1）从环保角度考虑，该套实验装置的明显缺陷是没有处理尾气．没有处理尾气中的CO气体，会造成大气污染，
故答案为：没有处理尾气中的CO气体，会造成大气污染；
（2）实验步骤如下：①检查装置的气密性；②打开活塞K₁，通入一段时间的N₂，再关闭活塞K₁；③先点燃E处酒精灯，再点燃A处酒精灯，更好的检验一氧化碳气体的存在，
故答案为：E、A；
（3）实验过程中，证明分解生成CO₂的现象是C中澄清石灰水变浑浊，而E处黑粉末变红，证明草酸亚铁分解产中CO，若只通过F中的现象证明产生CO，则需要在C和D之间增加盛有NaOH溶液的洗气瓶，用来除净生成的二氧化碳气体，
故答案为：C中澄清石灰水变浑浊；NaOH；
（4）②验证假设b：取少量草酸亚铁晶体溶于盐酸，再加入适量的KSCN 或NH₄SCN溶液，无明显现象，证明草酸亚铁晶体没有变质，说明假设b不成立，
③验证假设c：草酸亚铁分解时，有部分CO被FeO氧化为CO₂，反应过程中有Fe生成，取实验后A中固体溶于盐酸，产生气体，说明生成了铁，证明假设c成立，
④分析可知晶体分解生成的产物为二氧化碳、一氧化碳、水、氧化亚铁、铁，反应后固体为铁和亚铁，
实验时同时测出下列有关数据：FeC₂O₄•2H₂O的质量为10.80g，其物质的量n=$\frac{10.80g}{80g/mol}$=0.06mol，A中剩余固体的质量为3.84g，设生成Fe物质的量为x，FeO物质的量为y，
x+y=0.06mol
56x+72y=3.84g
x=0.03mol
y=0.03mol
测得实验结束后装置A中n（FeO）=0.03mol，
故答案为：KSCN 或NH₄SCN；气体；0.03；
（5）实验分析可知晶体分解生成的产物为二氧化碳、一氧化碳、水、氧化亚铁、铁，反应后固体为铁和亚铁，测得C中沉淀质量大约是F中的3倍，碳元素守恒说明二氧化碳物质的量是一氧化碳物质的量的3倍，反应的化学方程式为：FeC₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe+FeO+CO↑+3CO₂↑+2H₂O，
文献中发生的反应的化学方程式：FeC₂O₄•2H₂O═FeO+CO↑+CO₂↑+2H₂O，实验步骤中改动打开活塞K₁，通入一段时间的N₂，不关闭活塞K₁，始终充满氮气环境进行反应，避免部分CO被FeO氧化为CO₂，同时生成Fe，
故答案为：FeC₂O₄•2H₂O $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Fe+FeO+CO↑+3CO₂↑+2H₂O，开活塞K₁，通入一段时间的N₂，不关闭活塞K₁．

点评 本题考查了物质反应产物的实验探究、反应现象分析判断、实验结论的探究和实验验证设计，掌握基础是解题关键，题目难度中等．